[发明专利]形成用于生物医疗装置的包含燃料电池的生物相容性通电元件的方法和设备

说明书

背景技术

1.技术领域

本发明描述了形成生物相容性通电元件的方法和设备。在一些实施方案中，形成生物相容性通电元件的方法和设备涉及形成通电元件的隔膜元件。包含阳极、阴极和燃料电池溶液的活性元件可与所形成的隔膜元件电化学连接并可与之相互作用。在一些实施方案中，所述方法和设备的使用领域可包括需要通电元件的任何生物相容性装置或产品。

2.相关领域的讨论

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、监测和/或测试生物功能的电子圆丸、具有有源部件的外科装置、隐形镜片、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部件的能量要求相容。

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，通电元件通常也可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为各种功能的限定产生了新的且具有挑战性的环境。在许多实施方案中，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部件供电。因此，需要形成用于植入生物相容性装置内或生物相容性装置上的生物相容性通电元件的新型实施方案，其中这些元件的结构提供增强的容纳通电元件的化学组分的能力以及对于容纳在通电元件中的化学组分的量的改善控制能力。燃料电池，尤其是采用生物可利用燃料源的那些，可能是如通电元件一样的良好解决方案。在一些情况下，燃料电池和蓄电池的组合可以为生物医疗装置提供能量。

发明内容

因此，本发明公开了形成生物相容性通电元件的方法和设备，所述通电元件具有制造方面的优势同时形成可包含大量燃料电池化学物质的结构。另外，这种结构设计也可提供对于存在于燃料电池元件内的通电元件数量的固有控制。

在一些实施方案中，通电元件可通过将结构层以叠堆形式放置在一起而形成。阳极隔离层可具有从阳极层切割出的第一孔。该孔的隔离层侧壁可以是当堆叠多个层时所形成的腔体的一部分。阴极隔离层可具有在其中切割的第二孔。在一些示例中，第二孔可对准第一孔。第二孔可大于第一孔，并且当这些孔彼此对准时，阳极隔离层材料的隆起部可暴露在第一孔中。隔膜层可以被切割成一定的尺寸和形状，使其可装配到第二孔中并且大于第一孔。隔膜层可放置在第二孔内，并粘附到阳极隔离层材料的隆起部。这种结构可以在第一孔的侧面与隔膜层的第一表面之间形成第一腔。第一腔可填充有阳极溶液。第二腔可通过放置隔膜层而形成，并可包括隔膜层的表面和阴极隔离层中第二孔的暴露侧壁区域。在阳极隔离层材料的隆起部上可存在一些区域，这些区域在一些示例中可位于第二腔内。第二腔可填充有阴极溶液。还可存在填充有燃料溶液的第三腔。在一些示例中，可形成通道，该通道允许流体在第三腔与第一腔之间移动。在一些示例中，阳极溶液可包含第一酶。在一些示例中，阳极溶液包含葡萄糖-6-磷酸脱氢酶。在一些示例中，阳极溶液包含α-葡聚糖磷酸化酶。在一些示例中，阳极溶液还可包含磷酸葡萄糖变位酶。在一些示例中，阳极溶液可包含6-磷酸葡糖酸脱氢酶。包括一个或多个示例性选项的各种类型的通电元件中的至少一种可电连接至生物医疗装置内的电活性元件。生物医疗装置可以是眼科装置。该眼科装置可以是接触镜片。通电元件内的燃料溶液和其他溶液可包含麦芽糖糊精和葡萄糖中的一种或多种。可存在形成于通电元件内的多个密封件以将各个腔彼此分隔开并且将通电元件内的材料与通电元件外面分隔开。这些密封件可在阳极隔离层与阴极隔离层之间形成。在一些示例中，在阳极隔离层与阴极隔离层之间可存在对密封件进行处理之后所包括的中间层。密封件可通过激光焊接、超声波焊接和直接热焊接中的一种或多种形成。密封件也可通过聚合物密封件的光图案化而形成。