Способы и аппарат для формирования печатных аккумуляторов на офтальмологических устройствах

Способы и аппарат для формирования печатных аккумуляторов на офтальмологических устройствах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Эта заявка является частичным продолжением заявки на патент США № 13/835,785, поданной 13 марта 2013 г., по которой испрашивается преимущество предварительной заявки № 61/665,970, поданной 29 июня 2012 г.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способам и аппаратуре, которые могут применяться для формирования устройства, на котором могут быть установлены питающие элементы на электрических межсоединениях. Способы и аппаратура для формирования питающих элементов могут относиться к упомянутому формированию на электрических межсоединенных поверхностях, которые образуются на подложках, имеющих трехмерные поверхности. Область применения способов и аппаратуры может включать офтальмологические линзы, которые содержат питающие элементы.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Офтальмологическая линза, такая как контактная линза, интраокулярная линза или окклюдер слезных точек, традиционно содержит биосовместимое устройство с корректирующими, косметическими или терапевтическими свойствами. Например, контактная линза может обеспечивать одну или более функций для коррекции зрения, косметического улучшения внешнего вида и лечебного действия. Каждая функция обеспечивается определенной физической характеристикой линзы. Конфигурация, включающая в линзу светопреломляющее свойство, может обеспечить функцию коррекции зрения. Включение в линзу пигмента может обеспечить косметическое улучшение внешнего вида. Включение в линзу активного агента может обеспечить функцию лечебного воздействия. Такие физические характеристики реализуются без ввода линзы в запитанное состояние. Традиционно окклюдер слезных точек точки является пассивным устройством.

В последнее время высказываются предположения о возможности встраивания в контактную линзу активных компонентов. Некоторые компоненты могут содержать полупроводниковые устройства. Описано несколько примеров контактной линзы со встроенными полупроводниковыми устройствами, помещенной на глаз животного. Также описана возможность запитывания электроэнергией и активации активных компонентов несколькими способами внутри структуры самой линзы. Топология и размер пространства, определяемые структурой линзы, создают новые сложные условия для реализации различных функциональных возможностей линзы. Во многих вариантах осуществления важно обеспечить надежные, компактные и малозатратные средства для электропитания компонентов в офтальмологической линзе. Такие питающие элементы могут включать аккумуляторы, которые также могут быть образованы из химических структур на основе так называемых «щелочных» элементов.

В технологических вариантах осуществления, которые затрагивают такую офтальмологическую область техники, может потребоваться выработка решений, которые не только затрагивают требования в области офтальмологии, но также и охватывают новейшие варианты осуществления для расширения сферы общей технологии установки питающих элементов на межсоединениях внутри устройств, которые имеют трехмерную поверхность, или на них.

При изготовлении питающего элемента, который может также именоваться в настоящем документе «печатный аккумулятор», для включения в офтальмологическую линзу возникает ряд сложных задач, в частности, в отношении подложки, имеющей трехмерную поверхность. Настоящее раскрытие направлено на решение этих сложных задач.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, аспект настоящего изобретения включает способы и аппаратуру для установки питающих элементов на электрические межсоединения, образованные на трехмерных поверхностях, которые могут быть включены в качестве вставок в готовые офтальмологические линзы. Также предусмотрена вставка, которая может быть запитана и встроена в офтальмологическую линзу. Такая вставка может быть изготовлена несколькими способами, позволяющими получить трехмерную поверхность, на которой могут быть сформированы электрические межсоединения. В дальнейшем могут быть сформированы питающие элементы в контакте с этими электрическими межсоединениями или на них. Например, питающие элементы могут быть сформированы путем нанесения осажденного слоя, содержащего химические вещества аккумуляторных батарей, на электрические межсоединения. Нанесение может быть выполнено, например, путем технологического процесса печати, в котором смеси химических веществ могут быть нанесены с использованием дозирующих игл или других инструментов нанесения. Новейшие устройства, сформированные таким образом, являются важным аспектом обладающей признаками изобретения области техники, раскрываемой в настоящем документе.

Офтальмологическая линза, раскрываемая в настоящем изобретении, может включать активный элемент фокусировки, такой как активные элементы фокусировки, описанные, например, в WO 2011/143554 A1

«Дугообразная жидкая менисковая линза» и WO 2012/044589 A1 «Линза с многосегментной линейной стенкой мениска», содержание которых включено в настоящий документ путем отсылки. Такой активный элемент фокусировки может функционировать с использованием энергии, хранимой в питающем элементе.

Детали конструкции питающего элемента могут стать важными аспектами конструкции для этих устройств. Склеивание различных осажденных слоев может оказаться сложной проблемой, особенно при использовании увлажненных химических электролитов. В результате, склеивание можно усилить путем изменения шероховатости поверхности используемой подложки, например, с помощью текстуры, полученной с помощью электроэрозионной обработки (ЭЭМ), на пластмассовом материале, с помощью включения структурированных токосъемников или и того, и другого. Структуры могут включать, например, различные выступы и зазоры в электродных слоях, которые могут усиливать склеивание. Различные составы осажденного слоя могут быть также актуальными для конструкции с целью обеспечения надежного функционирования.

Химический состав различных осажденных слоев охватывает дополнительную обладающую признаками изобретения область техники. Присутствие и количество различных связующих веществ и наполнителей также может оказаться актуальным. Дополнительно могут также оказаться важными уникальные микроскопические характеристики химических компонентов электродов аккумулятора. Таким образом, настоящее изобретение включает описание технической системы для формирования и установки питающих элементов на межсоединениях на трехмерной поверхности. Представлено раскрытие офтальмологической линзы со вставкой, на которую питающие компоненты прикрепляются и на которой они соединяются между собой металлическими, содержащими металл или проводящими другим образом линиями, обозначенными на поверхности вставки; и аппаратуры для формирования офтальмологической линзы с питающими элементами на электрических межсоединениях, обозначенных на трехмерных поверхностях, и способы для выполнения этого.

В аспекте настоящего изобретения представлен способ формирования запитанной вставки на трехмерной подложке для офтальмологической линзы, содержащий следующие этапы:

формирование из первого изолирующего материала трехмерной подложки подходящего размера для включения в офтальмологическую линзу;

образование проводящих дорожек на упомянутой подложке;

формирование питающих элементов на первой части проводящих дорожек, при этом упомянутые питающие элементы состоят из первой анодной дорожки и по меньшей мере первой катодной дорожки;

нанесение электролита на питающие элементы; и

герметизация упомянутых питающих элементов и электролита.

Способ может дополнительно содержать модификацию первой части первой поверхности упомянутой подложки для увеличения площади поверхности упомянутой первой части. Альтернативно или в дополнение способ может содержать модификацию первой части первой поверхности упомянутой подложки для изменения химических характеристик упомянутой первой части.

Модификация первой поверхности подложки может включать придание шероховатости поверхности для формирования текстурированных структур.

Способ может дополнительно содержать этап покрытия подложки по меньшей мере первым слоем парилена. Парилен может представлять собой парилен-C.

Трехмерная подложка формирует часть промежуточной вставки, которая может быть встроена в гидрогелевую офтальмологическую линзу.

Проводящие дорожки могут быть сформированы с использованием технологии печати. Технология печати может включать перемещение подложки относительно осаждающей насадки, используемой в технологии печати. Технология печати может включать перемещение осаждающей насадки, используемой в технологии печати, относительно подложки.

Способ может далее содержать формирование первой мостиковой дорожки между частями анодной дорожки и катодной дорожки.

Проводящие дорожки могут быть сформированы с использованием технологии аддитивной литографии. Технология литографии может далее включать способы обработки с помощью субтрактивной технологии.

Герметизирующим материалом может являться парилен, например, парилен-C.

Проводящие дорожки могут выступать через герметизирующий материал.

Электролит может быть нанесен через средства инъектирования сквозь герметизирующий материал после осуществления герметизации питающих элементов. Герметизация питающих элементов может быть проведена перед нанесением электролита, и электролит может быть нанесен на заливочный печатный компонент, сформированный в герметизирующем материале.

Способ может далее содержать этап герметизации заливочного конструктивного признака.

В дальнейшем аспекте настоящего изобретения представлена офтальмологическая линза, содержащая запитанную вставку, при этом вставка содержит:

трехмерную подложку, содержащую первый изолирующий материал;

проводящие дорожки на упомянутой подложке;

питающие элементы на первой части проводящих дорожек, при этом упомянутые питающие элементы состоят из первой анодной дорожки и по меньшей мере первой катодной дорожки;

электролит на питающих элементах; и

герметик, герметизирующий упомянутые питающие элементы и электролит.

Офтальмологическая линза, содержащая вставку, может представлять собой контактную линзу, предпочтительно мягкую контактную линзу.

Подложка вставки может содержать покрывающий слой парилена, на котором расположены проводящие дорожки. Парилен может представлять собой парилен-C.

Вставка может далее содержать первую мостиковую дорожку между частями анодной дорожки и катодной дорожки.

Герметизирующим материалом может являться парилен. Парилен может представлять собой парилен-C.

Проводящие дорожки могут выступать через герметизирующий материал.

В дальнейшем аспекте настоящего изобретения офтальмологическая линза может состоять из вставки.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеизложенные и прочие конструктивные признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, изображенных на прилагаемых чертежах.

На фиг. 1 показан пример подложки с трехмерными поверхностями, на которых могут быть обозначены межсоединения.

На фиг. 2 показан пример изображения в поперечном сечении питающих элементов на межсоединениях на трехмерной подложке.

На фиг. 3 показан пример формирования питающих элементов на трехмерной подложке с помощью печатного устройства.

На фиг. 4 показано нисходящее изображение примера конструкции аккумуляторного элемента.

На фиг. 5 показан альтернативный пример структуры проводящих дорожек, используемых для формирования питающих элементов с повышенными склеивающими характеристиками.

На фиг. 6 показаны этапы примеров способов формирования питающих элементов на трехмерных поверхностях.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В настоящем документе описаны способы и аппаратура, используемые для формирования питающих элементов на электрических межсоединениях, которые расположены на поверхностях, имеющих трехмерную топологию. В следующих разделах приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами вариантов осуществления, и подразумевается, что специалистам в данной области техники будут понятны вариации, модификации и изменения. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается приведенными примерами осуществления изобретения.

СПИСОК ТЕРМИНОВ

В приведенном описании и пунктах формулы, относящихся к настоящему изобретению, используется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения:

Используемый в настоящем документе термин «анод» относится к электроду, через который электрический ток втекает в поляризованное электрическое устройство. Направление электрического тока, которое, как правило, противоположно направлению потока электронов. Иными словами, поток электронов поступает из анода, например, в электрическую схему.

Используемый в настоящем документе термин «связующее вещество» относится к полимеру, который способен проявлять упругие свойства под воздействием механической деформации и который химически совместим с другими компонентами аккумулятора. Например, оно может включать электроактивные материалы, электролиты и токосъемники.

Используемый в настоящем документе термин «катод» относится к электроду, по которому электрический ток вытекает из поляризованного электрического устройства. Направление электрического тока, которое, как правило, противоположно направлению потока электронов. В связи с этим поток электронов втекает в поляризованное электрическое устройство и вытекает, например, из подключенной электрической схемы.

Используемый в настоящем документе термин «осаждение» относится к любому нанесению материала, включая, например, покрытие или пленку.

Используемый в настоящем документе термин «электрод» может относиться к активной массе в источнике питания. Например, он может включать один или оба из анода и катода.

Используемый в настоящем документе термин «герметизация» относится к созданию барьера, окружающего модуль с целью изоляции определенных химических веществ внутри модуля и сокращения проникновения в модуль определенных веществ, таких как, например, вода. Предпочтительно создание барьера, полностью окружающего модуль с целью обеспечения изоляции определенных химических веществ внутри модуля и предотвращения проникновения в модуль определенных веществ, таких как, например, вода.

Используемый в настоящем документе термин «герметик» относится к любому веществу, композиту или смеси, которые окружают модуль с целью обеспечения изоляции определенных химических веществ внутри модуля и сокращения проникновения в модуль определенных веществ, таких как, например, вода. В предпочтительном варианте герметик полностью окружает модуль с целью обеспечения изоляции определенных химических веществ внутри модуля и предотвращения проникновения в модуль определенных веществ, таких как, например, вода.

Используемый в настоящем документе термин «запитанный» относится к состоянию, в котором устройство может снабжать электрическим током или хранить в себе электрическую энергию.

Используемый в настоящем документе термин «сборщики энергии» относится к устройствам, способным извлекать энергию из среды и превращать ее в электрическую энергию.

Используемый в настоящем документе термин «источник питания» относится к устройству или слою, который может снабжать энергией или переводить логическое или электрическое устройство в запитанное состояние.

Используемый в настоящем документе термин «энергия» относится к способности физической системы совершать работу. Многие примеры энергии, используемые в настоящем документе, могут относиться к упомянутой способности производить действия, связанные с электрическим током, при проведении работы.

Используемый в настоящем документе термин «наполнитель» относится к одному или более разделителей аккумулятора, которые не реагируют с кислотным или щелочным электролитами. В целом, наполнители могут быть по существу нерастворимыми в воде и функционирующими, включая, например, уголь, угольную пыль и графит, оксиды и гидроксиды металлов, таких как кремний, алюминий, кальций, магний, барий, титан, железо, цинк и олово; карбонаты металлов, например, кальция и магния; минералы, такие как слюда, монтмориллонит, каолинит, аттапульгит и тальк; синтетические и природные цеолиты, портланд-цемент; осажденные силикаты металлов, например, силикат кальция; полые микросферы, хлопья и волокна; полимерные микросферы; стеклянные микросферы.

Используемый в настоящем документе термин «функционализированный» относится к получению слоя или устройства, способного выполнять функцию, включая, например, энергопитание, активацию или управление.

Используемый в настоящем документе термин «линза» относится к любому устройству, расположенному в глазу или на нем. Устройство может обеспечивать оптическую коррекцию, может быть косметическим или обеспечивать некую функциональность, не связанную с качеством зрения. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое используется для коррекции или модификации зрения или для косметической коррекции физиологии глаза (например, цвета радужной оболочки) без ущерба для зрения. Альтернативно термин «линза» может относиться к устройству, которое может быть помещено на глаз с целью, отличающейся от коррекции зрения, такой как, например, мониторинг компонентов слезной жидкости или в качестве средства для введения препарата. Как правило, линза представляет собой контактную линзу.Предпочтительные линзы, раскрываемые в настоящем изобретении, могут представлять собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые могут включать в себя, например, силиконовые гидрогели и фторгидрогели.

Используемый в настоящем документе термин «линзообразующая смесь» или «реакционная смесь» или «РС» относится к мономерной композиции и/или преполимерному материалу, который может быть отвержден и поперечно сшит, или поперечно сшит для формирования офтальмологической линзы. Различные примеры могут включать линзообразующие смеси с одной и более добавками, такими как УФ-блокаторы, оттеночные вещества, разбавители, фотоинициаторы или катализаторы и другие добавки, которые могут применяться в офтальмологических линзах, таких как контактные или интраокулярные линзы.

Используемый в настоящем документе термин «линзообразующая поверхность» относится к поверхности, которая может использоваться для литья линзы. Любая такая поверхность может представлять собой поверхность оптической чистоты и качества, что указывает на то, что она является достаточно гладкой и образована таким образом, что поверхность линзы, образованная при полимеризации линзообразующего материала в контакте с поверхностью формы для литья, характеризуется оптически приемлемым качеством. В дополнение к этому, в некоторых примерах осуществления линзообразующая поверхность может иметь такую геометрию, которая необходима для придания поверхности линзы желаемых оптических характеристик, включая, например, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических аберраций, коррекцию аберраций волнового фронта и коррекцию топографии роговицы.

Используемый в настоящем документе термин «форма для литья» означает жесткий или полужесткий объект, который может быть использован для формования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части формы для литья, образующие часть формы для литья с передней кривизной и часть формы для литья с задней кривизной, каждая форма для литья имеет по меньшей мере одну поверхность, приемлемую для формирования линзы.

Используемый в настоящем документе термин «оптическая зона» относится к области офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.

Используемый в настоящем документе термин «мощность» относится к совершаемой работе или переданной энергии за единицу времени.

Используемый в настоящем документе термин «перезаряжаемый» или «перезапитанный» относится к способности восстанавливать состояние с более высокой способностью выполнять работу. Множество вариантов применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к восстановлению способности обеспечивать протекание электрического тока с определенной скоростью в течение определенных, вновь установленных периодов времени.

Используемый в настоящем документе термин термин «перезаряжать» или «перезапитывать» относится к восстановлению состояния с высокой способностью к работе. Множество вариантов применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к восстановлению способности устройства обеспечивать протекание электрического тока с определенной скоростью в течение определенных, вновь установленных периодов времени.

Используемый в настоящем документе термин «извлеченный» или «извлеченный из формы для литья» относится к линзе, которая или полностью отделена от формы для литья, или неплотно прикреплена к ней, так что она может быть удалена при легком встряхивании или сдвинута с помощью тампона.

Используемый в настоящем документе термин «устройства с многослойными интегрированными компонентами» или «МИК устройства» относятся к продуктам или технологиям упаковки, с помощью которых осуществляется сборка тонких слоев подложек, которые могут содержать электрические и электромеханические устройства, в функциональные интегрированные устройства путем наложения по меньшей мере части каждого слоя друг на друга. Слои могут содержать многокомпонентные устройства различных типов, материалов, форм и размеров. Более того, эти слои можно получить с помощью различных технологий производства устройств для получения различных контуров.

Используемый в настоящем документе термин «многоярусный» относится к размещению по меньшей мере двух слоев компонентов в непосредственной близости друг к другу таким образом, что по меньшей мере часть одной поверхности одного из слоев контактирует с первой поверхностью второго слоя. Осажденный слой, предназначенный как для склеивания, так и для выполнения других функций, может размещаться между двумя слоями, которые находятся в контакте друг с другом через упомянутый осажденный слой.

Используемый в настоящем документе термин «вставка подложки» относится к формуемому или жесткому субстрату, который способен поддерживать источник питания и который может быть помещен на офтальмологической линзе или внутри нее. Вставка подложки также может поддерживать один или более компонентов.

Используемый в настоящем документе термин «трехмерная поверхность» или «трехмерная подложка» относится к любой поверхности или подложке, сформированной в трехмерном пространстве, в котором топография выполнена для определенной цели, в отличие от плоской поверхности. Трехмерная подложка содержит трехмерную поверхность. Трехмерная поверхность не является плоской и может являться, например, изогнутой или конусообразной, или может иметь сложную, неправильную топографию. Как правило, трехмерная поверхность является изогнутой.

Используемый в настоящем документе термин «дорожка» относится к компоненту аккумулятора, способному электрически соединять компоненты схемы. Например, дорожки схемы могут включать медь или золото, когда подложка является печатной платой, и могут быть изготовлены из меди, золота или печатного осажденного слоя в устройстве органической электроники. Дорожки также могут состоять из неметаллических материалов, химических веществ или их смесей. Дорожка может функционировать как токосъемник.

Устройства с трехмерными поверхностями со встроенными питающими устройствами.

Способы и аппаратура, относящиеся по меньшей мере к части описания, представленного в настоящем документе, относятся к формированию питающих элементов внутри трехмерных подложек с электрическими межсоединениями на поверхностях трехмерной подложки или на них.

На фиг. 1 изображен пример трехмерной подложки 100 с электрическими дорожками. Офтальмологическая линза может включать активный элемент фокусировки. Такое активное устройство фокусировки может функционировать с помощью использования энергии, хранимой в питающем элементе. Дорожки 130, 140, 170 и 180 на трехмерной подложке 100 могут дополнительно обеспечивать формирование питающих элементов на подложке.

В примере офтальмологической линзы трехмерная подложка может включать, например, оптически активный участок 110. Если устройство имеет элемент фокусировки, оптически активный участок 110 может представлять переднюю поверхность устройства вставки, которое содержит элемент фокусировки, через который может проходить свет на его пути в глаз пользователя. В такой структуре может иметься периферический участок офтальмологической линзы, который может не использоваться в качестве оптически релевантного пути. Периферический участок может содержать компоненты, относящиеся к активной функции фокусировки. Такие компоненты могут быть электрически соединены друг с другом металлическими дорожками. Эти металлические дорожки могут также обеспечивать проводимость и дополнительные используемые функции, включая, например, поддержку встраивания питающих элементов в офтальмологическую линзу.

Питающий элемент может представлять собой аккумулятор, включая, например, аккумулятор с твердым электролитом или аккумулятор с жидкими элементами. Если питающий элемент представляет собой аккумулятор, по меньшей мере две электропроводящих дорожки 170 и 140 могут сделать возможным формирование разности электрических потенциалов между анодом 150 и катодом 160 аккумулятора, обеспечивающей подачу питания к активным элементам в устройстве. Для иллюстративных целей анод 150 представлен присоединением (-) потенциала питающего элемента к встроенным устройствам, и катод 160 представлен присоединением (+) потенциала питающего элемента к встроенным устройствам.

Изолированные дорожки 140 и 170 могут быть расположены в непосредственной близости к соседним дорожкам 130 и 180. Соседние дорожки 130 и 180 могут представлять собой электрод противоположной полярности или тип химической структуры, когда аккумуляторные элементы установлены на этих дорожках 130 и 180. Например, соседняя дорожка 130 может быть соединена с химическим слоем, что позволяет соседней дорожке 130 функционировать как катод аккумуляторного элемента, обозначенный компонентами на изолированной дорожке 140 и соседней дорожке 130.

Две дорожки 130 и 180 могут соединяться друг с другом через участок 120 дорожек. Участок 120 дорожек может быть покрыт активным химическим слоем, что позволяет участку 120 дорожек функционировать как электрическое межсоединение.

В этом примере показаны электрические дорожки 130, 140, 170 и 180, где две пары электрических элементов могут быть выполнены в виде последовательно соединенных аккумуляторов. Общие электрические характеристики между соединениями 150 (анод) и 160 (катод) могут являться комбинацией двух аккумуляторных элементов.

На фиг. 2 изображен пример проекции в поперечном разрезе питающих элементов на иллюстративных дорожках трехмерной подложки 200. Трехмерная подложка 200 представляет собой проекцию в поперечном разрезе изображения на фиг. 1 вдоль пунктирной линии 190. Таким образом, электрические дорожки 180 и 130, представленные на фиг. 1, включены в вид в поперечном разрезе дорожек 250 и 220, представленных на фиг. 2.

Материал 210 основания трехмерной подложки может иметь тонкий покрывающий слой 290. Трехмерная поверхность с электрическими дорожками 250 и 220 может затем сформирована в репрезентативные аккумуляторные элементы. Например, с помощью нанесения или наложения осажденного слоя анодный слой 260 может быть сформирован и осажден на электрической дорожке 250, и катодный слой 230 может быть сформирован и осажден на электрической дорожке 220. Комбинация анодного слоя 260 и катодного слоя 230 может содержать важные компоненты аккумулятора.

В некоторых примерах конструкций аккумулятора два слоя 260 и 230 могут быть размещены лежащей в одной плоскости конфигурации и разнесенной конфигурации. В альтернативном варианте мостиковый слой (также известный в настоящем документе как «мостик») 240 может соединять и по меньшей мере частично покрывать катодный слой 230 и анодный слой 260. Мостиковый слой 240 может являться пористым изолирующим слоем, через который может происходить диффузия ионов.

В аккумуляторе типа аккумулятора с жидкими элементами электролит для аккумуляторного элемента может быть сформирован путем комбинирования растворителя, такого как водный раствор, с другими химическими веществами. Водный слой или слой 240 жидкого электролита может быть загерметизирован или изолирован первичным герметиком 270, который может соединять и герметизировать слои 290 и 210 подложки. Может быть включен вторичный слой 280 герметика, такого как парилен-С, при этом комбинация этих слоев 270 и 280 при размещении поперек поверхности трехмерной подложки 200 может обозначать сформированный питающий элемент.

Специалистам в данной области техники может быть очевидно, что многочисленные варианты осуществления питающих элементов могут быть практически осуществимы, и такие устройства не выходят за пределы объема области техники, обладающей признаками изобретения. В связи этим, в то время как поперечное сечение трехмерной подложки 200 может представлять пример структуры для щелочного аккумулятора с жидкими элементами, в некоторых других вариантах осуществления могут оказаться подходящими другие типы питающих элементов, включая, например, аккумуляторы с твердым электролитом.

Формирование питающих элементов с помощью технологии печати

На фиг. 3 показано изображение формирования питающих элементов с помощью технологии печати. Использованный в настоящем документе термин «технологии печати» в целом относится к процессу осаждения или нанесения осажденного слоя материала в обозначенных местах. Хотя описания, включенные в настоящий документ, могут быть сфокусированы на «аддитивных» технологиях, в которых материал наносится в некоторых изолированных местах на топологии трехмерной поверхности, специалистам в данной области техники может оказаться вполне понятным, что «субтрактивные» технологии, в которых слой покрытия впоследствии может быть структурирован, чтобы сделать возможным удаление материала в выбранных местах, что приводит к образованию структуры изолированных местоположений, также находится в границах области техники настоящего документа.

При применении технологии 300 печати печатающее устройство 310 может взаимодействовать с электрическими дорожками 330 и 340. Печатающее устройство 310 может иметь печатающую головку 320, которая может управлять распределением материала в обозначенной локализованной области. В некоторых простых примерах печатающая головка 320 может включать иглу из нержавеющей стали, которая может иметь размер выходного отверстия от 150 микрон до 300 микрон. Некоторые иллюстративные ссылочные позиции, которые могут обеспечивать печать, включают, например, высокоточные насадки из нержавеющей стали производства компании «Nordson EFD» для катодной и анодной печати, более конкретно калибр 25, калибр 27, калибр 30 или калибр 32 на 3,56 см (1,4ʺ) длины насадки. Другие примеры могут включать конические насадки SmoothFlow™ или EFD Ultimus™ номер модели 7017041.

Печатающее устройство 310 может содержать и быть заряжено смесью различных активных и вспомогательных материалов для формирования различных компонентов питающего элемента. Такие комбинации материалов могут содержать активные материалы анодов и катодов аккумулятора в форме микроразмерного порошка. Различные соединения могут быть обработаны сортирующим образом для получения смеси, которая может иметь небольшое контролируемое распределение компонентов порошка по размеру. Например, одна анодная смесь может содержать композицию порошка цинка, содержащего исключительно компоненты порошка, достаточно малого размера для прохождения через сито с размером ячейки 25 микрон. С помощью ограничения размера компонентов с использованием различных технологий, включая, например, просеивание, возможно изготовление отверстия печатной головки очень малого размера (например, 200 микрон или 150 микрон).

В таблице 1 представлены примеры смесей компонентов для анодной композиции, пригодной для печати. В таблице 2 представлены примеры смесей для катодной композиции, пригодной для печати. В таблице 3 представлены примеры смесей для композиции мостикового элемента, пригодной для печати. В дополнение к активным компонентам смеси, представленные в этих таблицах, могут также включать разнообразные растворители, наполнители, связующие вещества и другие типы дополнительных компонентов. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что допускаются многочисленные модификации изготовления, составляющих элементов, количества материалов, природных свойств компонентов материалов и другие изменения, все из которых не выходят за рамки объема настоящего описания.

Таблица 2bПример катодной смеси
Материал	Функция
Поли(этиленоксид), Mv=600 k 5,5% (по массе) в деионизированной воде	Разбавленное связующее
Электролитический порошок двуокиси марганца	Активный катод
Аэросил R972 (гидрофобный пирогенный кремнезем)	Реологический модификатор
Серебряные хлопья	проводящая добавка
Тритон X-100 (полиэтиленгликоль p-(1,1,3,3-тетраметилбутил)-фениловый эфир), 10% (по массе) в деионизированной воде	ПАВ

Таблица 3aПример смеси разделителя связующего «мостика»
Материал	Функция
ПЭО_полиэтиленоксид, Mv=600 k 5,5% раствор (способ с применением горячей воды)	Разбавленное связующее вещество
Сульфат бария	Наполнитель, твердый
Аэросил R972 (гидрофобный пирогенный кремнезем)	Реологический модификатор
ПЭГ 600 (поли(этиленгликоль) Mn=600 г/моль), 10% (по массе) в деионизированной воде	пластификатор, ингибитор коррозии
Тритон X-100 (полиэтиленгликоль p-(1,1,3,3-тетраметилбутил)-фениловый эфир), 10% (по массе) в деионизированной воде	ПАВ

Таблица 3b
Пример смеси разделителя связующего «мостика»
Материал	Функция
Поли(этиленоксид), Mv=600 k 5,5% (по массе) в деионизированной воде	Разбавленное связующее вещество