专利名称：多孔材料电池及其制法的制作方法
技术领域：
本发明关于一种电池其可被液体启动。该电池以多孔材料制成、适用于抛弃式保健测试套组、生化微电机系统(bio Micro Electro Mechanical Systems，bioMEMS)、和如DNA晶片、实验室型生物晶片(lab-on-a-chip)或微流体等的生化系统，其能容易地整合到抛弃式装置/系统上。
背景技术：
过去数十年来微电机系统(bio Micro Electro Mechanical Systems，bioMEMS)和微机械领域的进步，已使得制造微型和奈米级系统如实验室型生物晶片(lab-on-a-chip)、DNA晶片、微流体装置、光学微系统和微型无线电收发机等变得可能。使用成批制法如巨集(bulk)和表面微机械技术，这些MEMS或bioMEMS装置可以容易地在基材上连同微启动器、微感应器和电路一起制造。今天，这些奈米级装置的应用分化成多数个目的，且大多注意在生物讯号的感应和放大。确实地，针对生物感应器发展的奈米技术应用建构一主标的在现今生物技术的研究中。
然而，现今MEMS或bioMEMS、DNA晶片、实验室型生物晶片(lab-on-a-chip)、保健测试套组和生化系统所面临的主要问题为能量来源。虽然系统如实验室型生物晶片(lab-on-a-chip)或DNA晶片系建构在一晶片上，此现有微系统仍须要由外部传统电池而来的电能或光能以用于侦测。例如，一微阵列(DNA晶片)须要一紫外线扫瞄器以侦测晶片上DNA的杂交讯息。
发明内容
本发明的一目的为提供液体驱动电池，以供应抛弃式保健检测套组、生化微电机系统(bio Micro Electro Mechanical Systems，bioMEMS)、和如DNA晶片、实验室型生物晶片(lab-on-a-chip)或微流体等生化系统所须的电力。本发明的另一目的在于提供一该电池的简易制法，以容易地和抛弃式装置/系统整合。
为达成上述目的，下列电池和制法可完成。
其中揭露一电池组合包含一阳极其提供电子；一多孔材料其包含有一阴极材料以接收该电子；一电流收集器其控制该电子；一壳体(预设-隙孔-保持装置)其保持一预设隙孔或距离在该阳极、多孔材料和电流收集器之间；其中该表面张力或毛细管吸力驱使导入的液体进入该多孔材料中，且之后当液体被导入该多孔材料中时，阳极和多孔材料中的阴极被启动以提供电力。
除了本发明中的具体实施例，下列的任何组合能提供较佳的电池。
--液体为以水为基本的液体。
--该水基液体包含有至少一个如下1)动物的血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、阴道排出物、排泄物、体液、DNA、RNA、蛋白质、细胞或细胞碎片；2)植物的汁液、DNA、RNA、蛋白质、细胞或细胞碎片。
--该多孔材料装置到至少一个该阳极或电流收集器。
--该阳极为镁。
--该多孔材料中的阴极为氯化物如氯化亚铜(CuCl)或氯化银(AgCl)。
--该多孔材料为纸类，基本为如木浆和人造纤维浆的纸浆。
--该多孔材料为硝化纤维。
--该壳体以至少如下一种材料所制造橡胶、塑胶、木材、纸和金属。
--该壳体为一壳体以至少如下一种方法所制造塑胶层制、热压印(hotembossing)、紫外线热压印(ultraviolet embossing)、一液体基材的紫外线热塑(ultraviolet curing)、包含有以沉积或蚀刻图案化一薄膜的光微影技术(photolithographic techniques)、超音波成形、压力成形、热成形、真空成形、吹气模塑(blow molding)、拉伸模塑(stretch molding)、插入模塑(insertmolding)、射出模塑(injection molding)、压挤铸成(extrusion casting)、压缩模塑(compression molding)、加压铸造(die casting)和封压制程(encapsulationprocesses)。
--该壳体藉由使用元件的组合而制成，或使用由塑胶模具制造部份而制成。
--黏着剂用以结合塑胶对金属，或塑胶对塑胶。
--结合塑胶对金属，或塑胶对塑胶使用至少如下一种方法相转变由固态到液态，或固态到气态。
--一种材料的扩散现象之一作用以结合塑胶对金属，或塑胶对塑胶。
--一种加热或加压方法以结合塑胶到其他材料。
--至少一种下列能量以作为层迭或结合塑胶或壳体材料声波包含有超音波和一听觉声波(audible sound)、电磁波包含有无线电波、远红外线射线、紫外线、可见幅射和雷射、压力焊接、熔合焊接、焊惕(soldering)和摩擦力焊接(frictionwelding)。
--该包含有阳极、多孔材料和电流收集器的三明治结构(sandwich)有至少一通道(入口或出口)在该孔隙和外界之间，以用于液体导入或三明治结构中气体的移除。
--该阳极与阴极透过一导体连接到外部电路。
--一导电性黏着剂用以形成导体和外部电路的电性接触。
--该电性连接使用机械性连接器，其有一延伸和中空部份(或勾扣或锁眼)。
其中进一步揭露一平面电池组合包含一阳极其提供电子；一多孔材料其包含有一阴极材料以接收该电子；一电流收集器其控制该电子；一平面塑胶壳体(预设-隙孔-保持装置)其保持一预设隙孔或距离在该阳极、多孔材料和电流收集器之间；其中该表面张力或毛细管吸力驱驶导入的液体进入该多孔材料中，且之后阳极和多孔材料中的阴极被启动以提供电力，当液体被导入该多孔材料中时。
其中进一步揭露一平面电池组合包含一阳极其提供电子；一多孔材料；一电流收集器其收集该电子；一平面塑胶壳体(预设-隙孔-保持装置)其保持一预设隙孔或距离在该阳极、多孔材料和电流收集器之间；其中该表面张力或毛细管吸力驱驶导入的液体进入该多孔材料中，且之后阳极和多孔材料中的阴极被启动以提供电力，当液体被导入该多孔材料中时。
其中进一步揭露一电池组合制法包含有一制作三明治结构的制程包含有下列步骤于任何组合中a).放置一电流收集器；b).放置一多孔材料其包含有一阴极材料；c).放置一阳极；一制程以提供一壳体(预设-隙孔-保持装置)其保持一预设隙孔或距离在该三明治结构中的阳极、多孔材料和电流收集器之间；除了本发明中的具体实施例，下列的任何组合能提供较佳的电池制法。
--该壳体的下或上部包含有至少如下一种材料所制造橡胶、塑胶、木材和金属。
--一黏着剂用以结合塑胶到其它塑胶。
--结合塑胶对金属，或塑胶对塑胶使用至少如下一种方法相转变由固态到液态，或固态到气态。
--一种材料的扩散现象之一作用以结合塑胶到其它材料。
--一种加热或加压方法以结合塑胶到其他材料。
--至少一种下列能量以作为层迭或结合塑胶或壳体材料声波包含有超音波和一听觉声波(audible sound)、电磁波包含有无线电波、远红外线射线、紫外线、可见幅射和雷射、压力焊接、熔合焊接、焊惕(soldering)和摩擦力焊接(frictionwelding)。
其中进一步揭露一电池组合包含一阳极其提供电子；一电流收集器其收集该电子；一介质其存在该阳极和电流收集器之间；一壳体(预设-隙孔-保持装置)其保持一预设隙孔或距离在该阳极、多孔材料和电流收集器之间；其中该表面张力或毛细管吸力驱驶导入的液体进入该介质中，且之后阳极和介质接触的阴极被启动以提供电力，当液体被导入该多孔材料中时。
除了本发明中的具体实施例，下列的任何组合能提供较佳的电池。
--液体为以水为基本的液体。
--该水基液体包含有至少一个如下1)一动物的血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、阴道排出物、排泄物、体液、DNA、RNA、蛋白质、细胞或细胞碎片；2)一植物的汁液、DNA、RNA、蛋白质、细胞或细胞碎片。
--该介质包含有一至少一个如下的结构空洞和多孔材料包含有亲水材料和空洞材料。
--该介质组成为多孔材料或具有微通道(microchannels)的物品。
--该介质为至少一空洞设于到该阳极或电流收集器之间。
--该介质、多孔材料、或空洞的一些或全部部份包含有该阴极其可接受电子。
--该阴极为氯化物如氯化亚铜(CuCl)或氯化银(AgCl)。
--该阳极为镁。
--该包含有阳极、介质和电流收集器的三明治结构有至少一通道(入口或出口)在该介质和外界之间，以用作为液体导入或三明治结构中气体的移除。
--该电池的结构为一平面形状其可用层迭法制作。
--该导入或循环的液体包括有能接受电子的阴极。
--该电池运作当该液体由一位置移动到另其它位置时。
图1为一具体显现本发明原理之电池之立体外观图。
图2为一本发明电池之制程。
图3为一氯化亚铜掺杂纸的制备方法。
图4为一标准电池之光学光谱图。
图5为图4中标准电池横截面的一显微电子扫瞄(SEM)图。
图6为图4中标准电池所得的量测电压。
具体实施例方式
图1显示一本发明电池的一较佳实施例，一由液体(水)启动的电池。该电池100构成有一三明治结构包含铜层102以收集电子，氯化亚铜掺杂纸105和作为阳极的镁层106在透明塑胶膜101和107之间。标号103和104为电极用以分别电连接铜层102和镁层106。标号108和109为如水或体液的液体导入孔(裂口)和空气发散孔(裂口)以让空气自纸张中移除。铜层102用作一电流收集器其透过一负载(load，图中未示)收集电子，并可以被任何导电材料取代。氯化亚铜掺杂纸层105可用任何其它多孔材料替代其具有给液流的孔洞或通道。例如，我们可能使用如下材料在任何组合中纸、塑胶、有机材料如干木料、无机材料如沙或尘、多孔材料和刮过的材料。纸105内的氯化亚铜为一阴极其能透过一负载(图中未示)接受电子。任何其阴极可被使用以接受电子。例如，氯化银(AgCl)可被使用为阴极。相同地，阳极106可用任何其它阳极材料如锌(Zn)替代，其能产生电子当进行一化学反应时。
本发明的实施例中，我们解释该电池100的运作原理。简单解释，我们假设有一负载(图中未示)在电极103和104之间，当一液体启动该电池100，以尿液作为例子，但其它的液体包括水都可以作为该启动液体。当人体尿液(图中未示)放置在裂口108以尿液导入，表面张力或毛细孔吸力驱使尿液进入纸105内的小孔洞或微通道(图中未示)中，且尿液接触到纸中的氯化亚铜(CuCl)和纸上的镁。镁首先氧化以提供电子到负载(图中未示)，且纸中的氯化亚铜(CuCl)被还原以藉由负载接受电子，该铜层当作一电流收集器。下列为电池的整体电化学反应。
Mg+2CuCl-→MgCl2+2Cu(方程式一)依据上述反应由尿液启动，电子藉由负载(图中未示)流出以提供电力到负载。电池运作当尿液被导入并移动到纸中，或甚至当尿液填充满电池中的小孔洞。当尿液或其它水基溶液持续透过纸中的空洞、孔洞或微通道流动或循环，该电池进一步运作。为此目的，任何装置或帮浦(图中未示)可在电池中为了产生压力而使用。
在许多例子中，平面和薄型的上述电池较为偏好以用作保健检测套组/生化晶片但并未受限于此种电池形态。图2阐释了较佳的制法，其使用塑胶薄膜层制法。该塑胶层制法为提供一壳体或一三明治状-维持装置其维持或保持该预定的隙孔在铜层、氯化亚铜掺杂纸和镁层之间。镁层在氯化亚铜掺杂纸上方或因该预定隙孔而离开纸层以降低流阻。相同地，该氯化亚铜掺杂纸接触铜层上或在铜层和镁层之间。简单地解释，没有隙孔或层间有具距离的三明治结构也能被使用。该塑胶透明薄膜(例如聚酯100mm)201带有黏着剂202(热塑性，例如聚乙烯50mm)被使用作为基材在图2中。
图2为一便宜的制法发展用于如图1所示的电池100。在图2中，一塑胶迭层被用为一壳体或一维持三明治结构的装置，该制法开始用一0.15mm厚下端透明塑胶膜201涂布带有一黏着层202，并此用作电池的一基材。在图2(a)的步骤中，一0.2mm厚铜层203被沉积(或成带化taped)在一黏着层202并图案化作为一正电极。在图2(b)的步骤中一0.2mm厚铝层被沉积并图案化以提供一电连结并作为一电极204和205。该铜和铝可藉由使用任何其它的层制技术例如蒸镀、溅镀、电镀、网版印刷(screen-printing)、刷印(brushing)和模塑来制作。成带化(taping)和图案化技术如蚀刻，也应用以在基材上形成金属层。在图2(c)和(d)中，一0.2mm厚氯化亚铜纸层206和镁层207被堆迭在铜层上之后顶部覆盖有如图2(e)中带有一黏着层209之一上透明塑胶膜208。最后所有层迭沿着箭头212方向在120℃下通过热滚筒210和211成为一纸化电池。尿液提供孔213和空气发散孔214系形成在上塑胶膜在图5(f)中。从图5(e)中得知热滚筒压合所有层体以成为纸化电池。其它结合方法例如超音波加热设备或压黏可以用以取代该加热滚筒210和211。
图3显示一氯化亚铜掺杂纸206的制备方法其用于图2中，多孔材料如滤纸(Whatman，Cat No 1001070)被用于制备氯化亚铜掺杂纸(或多孔材料)206。一烧杯301中的悬浮溶液302具有3g的氯化亚铜在100ml水中。在浸泡一片滤纸303在图3(a)的氯化亚铜悬浮液302中之后，滤纸303包含有氯化亚铜分布在整个纸层上。在图3(b)中纸层304透过夹体306固定导线305，在空气中干燥并切成小块用于电池制造。在图3中，该氯化亚铜掺杂纸在实验室中手工制造但并不限于此法，任何制备法可用以制造此纸层或具有氯化亚铜的多孔材料或任何阴极材料。我们可以使用任何机制或机械如同输送带，和假如必须要制造的压合。进一步地，其他氯化亚铜掺杂纸的制备也是可能的。例如，我们能直接沉积氯化亚铜粉末或氯化亚铜黏胶在一纸张上，纸张的双边或单边能有作为阴极的氯化亚铜层。如果纸张的一边有氯化亚铜层，该氯化亚铜层能面对图2中的铜层203，且没有氯化亚铜层的单纯纸边将面对图2中的镁层207。此结构使得电池更有化学上的稳定。相同地，氯化亚铜掺杂纸和纯纸(或其它的多孔材料)黏结或结合上以用作图2中的纸层206。至今，揭露的纸张用于氯化亚铜纸(具有阴极材料的多孔材料)的制备，其包含浸泡纸张在氯化亚铜悬浮液并施用一氯化亚铜黏胶在纸张上。为了提供该具有氯化亚铜的多孔材料206，我们可以使用下列方法网版印刷含有氯化亚铜的氯化亚铜黏胶和成带化该氯化亚铜掺杂纸。网版印刷的黏胶可包含有氯化亚铜粉末、增加黏着性的黏结剂、如碳黑的导电材料，或有好导电性的活化碳。
针对便宜的电池，网版印刷技术使用于制造电流收集器、纸层(具有或不具有阴极)和阳极在基材上的三明治结构。例如，在图2的制法中，所有基本层体都可如下网版印刷1)网版印刷一导体如银胶或碳胶，2)网版印刷一具有阴极的胶体，和3)网版印刷一阳极胶体，其包含阳极材料。进一步地，我们能制造一电池其并没有图2的上塑胶膜和下塑胶膜。此例中，一电池三明治结构能包含有一作为基材的铜层、一纸层和一镁层，其中该纸层为用胶黏结到其它层体以形成层体间的电接触。
图4显示标准纸化电池400的相片，其中所有铜、氯化亚铜掺杂滤纸和镁所有层体黏结一起，在透明的上塑胶膜和下塑胶膜之间如同图2所示。整体尺寸为6cm×3cm，且氯化亚铜掺杂纸为4cm×2cm。三片0.2cm×3cm×5cm的镁片被用以提供较大的反应区域。我们可界定铜层402、氯化亚铜纸层403、和镁层404在透明塑胶膜401之间，并使铜层402和镁层404连接到铝电极405和406以电性连接。标号407为尺规量测尺寸。图5显示图4中标准电池横截面的一显微电子扫瞄(SEM)图。镁(Mg)506的活性层堆迭、氯化亚铜掺杂纸层505和铜层(Cu)504能见于上、下塑胶膜之间507和502。在上、下塑胶膜507和502上的黏胶508和503被熔融后硬化以固定该活性层体一起，当整个层体如图2(e)中被层迭到纸化电池上时。509和510为一结合黏着剂和微孔洞形成在塑胶层之间。
图6显示图5中具有一负载阻抗10KΩ的制成电池之量测电压输出，在一滴0.2ml人体尿液置入图1中的尿液提供导入孔108时。电池的输出电压达到最大电压1.47V，随着时间递减并保持一常压1.04V有90分钟之久。
该电池可透过导体连接一外部电子电路。为了方便连接，该阳极(例如.镁)或电流收集器(例如.铜层)能有导电黏着剂用于电池的电性连接到一外部电路。使用此导电黏着剂，我们能容易装设电池到外部系统例如须要电力的疾病诊断套组。对于相同目的的电性连接，我们能用机械性连接器其有延伸和中空的部份(或勾体或锁眼)，如同家中的电力输出器或连接器。
到此，我们描述出一电池其包含一多孔材料(例如.滤纸)具有阴极材料(例如.氯化亚铜)，并被由外部导入的水或水基液体启动。我们也能一电池其中在多孔材料中不包含阴极材料但在导入液体中有阴极材料。例如，我们可能考虑图1和图2中的电池中的纸层没有氯化亚铜。一导引的电解液如尿液延着纸层导入以启动电池。此例子中，阴极即为如尿酸的电解液，其能藉毛细吸力移动进入电池。电池在导入液体进入电池时，或在导入后保持停驻时启动。当如同尿液的液体透过在阳极和电流收集器间的多孔材料或微通道循环时，电池仍在运作，帮浦或任何装置/设备可以用以循环或驱动多孔材料或微通道中的液体。
解释较佳的实施例以了解本发明的概念。例如，在较佳的实施例中使用一滤纸作为一多孔材料，如果有人了解本电池且试图使用硝化纤维或海绵状材料以取代纸材，所有概念都如本专利中所揭露。因此样本的改良亦属于本发明的范畴，依据本发明电池的概念，任何在阳极和电流收集器间的多孔材料或微通道(单一或多个为通道)都可用以传送液体以启动电池。氯化亚铜(CuCl)在较佳实施例中作为阴极材料，但该阴极并不限于氯化亚铜，任何能接受电子的材料都能作为阴极。如果使用氯化银(AgCl)作为阴极，电池的化学反应如下。
Mg+2AgCl-→MgCl2+2Ag(方程式二)同样地，我们可能使用任何阳极材料以取代镁，例如，必要时苦以锌(Zn)作为阳极。
电池的制备方面，仅有提到平面电池作为标准的电池，但任何理解本发明的人能制造电池成为立方型或球型或如寿司状的弧形。电池壳体的制造使用热滚筒让具有热塑性黏胶的塑胶膜层迭，但任何其他的方法能使用以提供一壳体或一预设-隙孔-保持装置。我们能使用至少一下列的能量以层迭或结合塑胶或壳体材料声波包含有超音波和一听觉声波(audible sound)、电磁波包含有无线电波、远红外线射线、紫外线、可见幅射和雷射、压力焊接、熔合焊接、焊惕(soldering)和摩擦力焊接(friction welding)。
上、下塑胶膜的描述用以简单解释制法，但我们至少一种的塑胶、金属如铝、有机材料如纸或木材。橡胶如聚二甲基硅氧烷橡胶(PDMS，poly dimethyl siloxanerubber)，在特定的应用上能作为较佳的生化检测能力(bio-capability)。
对于液体的导入或气体的排出，任何形状用以连通纸层到外部的通道、孔洞或裂口都显示在实施例中，任何用于连通或连结纸层到外部(空气)的方法可以用于同样的目的。例如，如果多孔材料和下塑胶膜被用做封压或有多孔镁层、氯化亚铜纸层和多孔铜层的壳体，其中许多的微通道和孔洞在纸层和外部(空气)之间可以用作液体导入和气体排除。
上述的实施例系仅用于说明并不受限，描述的实施例预期可以有许多零件的安排、操作顺序的细节等等改良的形成。本发明，较偏好于包含此些改良在如同申请专利范围所界定的范畴中。本发明中概念或实施例的简单改良或单纯结合同样都属于本发明。
本发明优点该电池可以由任何生物液体(例如尿液、唾液、汗水或血液)，或来自河或湖的水来启动，以操作保健检测套组用于疾病侦测、实验室型生物晶片(lab-on-a-chip)、生化系统、生化微电机系统(bio Micro Electro MechanicalSystems，bioMEMS)，和微流体装置。当一滴的液体接触到电池时，电池被启动以提供电力到能量消耗部份如保健检测套组。因为电池制法使用简单的塑胶层制可整合到抛弃式装置/系统上，因此能提供便宜又可靠的电池。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一电池包含有(a)一阳极其提供电子；(b)一多孔材料其包含有一阴极以接收该电子；(c)一电流收集器其收集该电子；(d)一壳体其保持一预设隙孔在该阳极、多孔材料和电流收集器之间；和(e)其中基于导入一液体进入该电池中，液体通过多孔材料以启动阳极和多孔材料中的阴极来提供电力；该液体的通过系藉由表面张力和毛细吸力其中之一。
2.如权利要求1中的电池，其中该液体为以水为基本的液体。
3.如权利要求2中的电池，其中液体或水基液体包含有至少一个来自群组包括血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、阴道排出物、排泄物、体液、动物DM、动物RNA、蛋白质、动物细胞或动物细胞碎片、汁液、植物DNA、植物RNA、植物蛋白质、植物细胞或植物细胞碎片。
4.如权利要求1中的电池，其中该多孔材料装置到该阳极和电流收集器至少其一。
5.如权利要求1中的电池，其中该阳极为镁材料。
6.如权利要求1中的电池，其中该阴极为氯化物材料。
7.如权利要求6中的电池，其中氯化物系选自群组包含有氯化亚铜(copperchloride)和氯化银(AgCl)。
8.如权利要求1中的电池，其中该多孔材料为基于一纸浆的纸类。
9.如权利要求1中的电池，其中该多孔材料为硝化纤维。
10.如权利要求1中的电池，其中阳极、多孔材料和电流收集器构成一三明治结构，该三明治结构具有至少一通道以用于液体导入和使液体通过该多孔材料。
11.如权利要求10中的电池，其中该至少一个的通道系选自群组包含有入口和出口。
12.如权利要求10中的电池，其中至少一个的通道也可用于三明治结构中气体的移除。
13.如权利要求1中的电池，其中阳极与阴极透过一导体连接到外部电路。
14.如权利要求13中的电池，其进一步包含一导电性黏着剂用以形成导体和外部电路的电性接触。
15.一平面电池包含有一阳极以提供电子；
一多孔材料其包含有一阴极以接收该电子；一电流收集器以收集该电子；一平面塑胶壳体其保持一预设隙孔在该阳极、多孔材料和电流收集器之间；和其中基于导入一液体进入该电池中，液体通过多孔材料，且阳极和阴极能被启动来提供电力；该液体的通过系藉由表面张力和毛细吸力其中之一。
16.一平面电池包含有一阳极以提供电子；一多孔材料；一电流收集器以收集该电子；一平面塑胶壳体以保持一预设隙孔在该阳极、多孔材料和电流收集器之间；和其中基于导入一具有阴极材料的液体进入该电池中，液体通过多孔材料，且阳极和阴极能被启动来提供电力；该液体的通过系藉由表面张力和毛细吸力其中之17.一电池包含有一阳极以提供电子；一电流收集器以收集该电子；一介质其存在该阳极和电流收集器之间；一壳体以保持一预设隙孔在该阳极、介质和电流收集器之间；其中基于导入一液体进入该电池中，液体通过介质，且该液体接触阳极和一阴极，该阳极和阴极能被启动来提供电力；该液体的通过系藉由表面张力和毛细管吸力其中之一。
18.如权利要求17中的电池，其中该液体为以水为基本的液体。
19.如权利要求18中的电池，其中该水基液体包含有至少一个来自群组包括血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、阴道排出物、排泄物、体液、动物DNA、动物RNA、蛋白质、动物细胞或动物细胞碎片、汁液、植物DNA、植物RNA、植物蛋白质、植物细胞或植物细胞碎片。
20.如权利要求17中的电池，其中该介质包含有一至少一个选自群组包括一空洞、一多孔材料、一亲水材料、一连结亲水材料的空洞、微通到和一在设于该阳极或电流收集器之间。
21.如权利要求20中的电池，其中该介质、多孔材料、或空洞之一的至少一部份包含有阴极，该阴极其可接受电子。
22.如权利要求17中的电池，其中该阴极包含有一氯化物材料。
23.如权利要求22中的电池，其中氯化物材料为一种选自氯化亚铜(copperchloride)和氯化银。
24.如权利要求17中的电池，其中该阳极为镁材料。
25.如权利要求17中的电池，其进一步包括具有阳极、介质和电流收集器的三明治结构，该三明治结构有至少一个的通道用以导入液体到介质中。
26.如权利要求25中的电池，其中至少一个的通道用于三明治结构中气体的移除。
27.如权利要求25中的电池，其中该液体包括有一阴极用以接受电子。
28.一种平面电池制法包含有(a)制作一三明治结构包含有下列步骤于任何组合中·放置一干燥多孔材料在一电流收集器上，该干燥多孔材料包含有一阴极材料并作为提供一毛细吸力给一导入液体；·放置一阳极在该多孔材料上；和b).层贴一壳体环绕该三明治结构，以保持一预设隙孔在阳极、多孔材料和电流收集器之间。
29.一种电池制法包含有(a)制作一结构包含有下列步骤于任何组合中·放置一电流收集器·放置一干燥多孔材料，该干燥多孔材料作为提供一毛细吸力给具有一阴极材料的一导入液体；·放置一阳极；和b).制造一壳体环绕该结构，以保持一预设隙孔在阳极、多孔材料和电流收集器之间。
权利要求
1.一电池包含之组合一阳极其提供电子；一多孔材料其包含有一阴极以接收该电子；一电流收集器其收集该电子；一壳体(预设-隙孔-保持装置)其保持一预设隙孔或距离在该阳极、多孔材料和电流收集器之间；其中该表面张力或毛细吸力驱使导入液体进入该多孔材料，之后该阳极和该多孔材料中的阴极被启动以提供电力，当液体被导入该多孔材料时。
2.如权利要求1中的电池，其中该液体为以水为基本的液体。
3.如权利要求2中的电池，其中液体或水基液体包含有至少一个下列1)动物的血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、阴道排出物、排泄物、体液、DNA、RNA、蛋白质、细胞或细胞碎片；2)植物的汁液、DNA、RNA、蛋白质、细胞或细胞碎片。
4.如权利要求1中的电池，其中该多孔材料装置到该阳极和电流收集器至少其一。
5.如权利要求1中的电池，其中该阳极为镁。
6.如权利要求1中的电池，其中该多孔材料中的阴极为氯化物如氯化亚铜(CuCl)或氯化银(AgCl)。
7.如权利要求1项中的电池，其中该多孔材料为基于一纸浆的纸类如木浆和嫘萦浆(rayon pulp)。
8.如权利要求1中的电池，其中该多孔材料为硝化纤维。
9.如权利要求1中的电池，其中该壳体由至少下列一种所制造橡胶、塑胶、木材、纸和金属。
10.如权利要求1和9中的电池，其中该壳体为一壳盒其由至少下列一种方法所制造塑胶层制、加温压印(heat embossing)、热压印(hot embossing)、紫外线热压印(ultraviolet embossing)、一液体基材的紫外线热塑(ultravioletcuring)、包含有以沉积或蚀刻图案化一薄膜的光微影技术(photolithographictechniques)、超音波成形、压力成形、热成形、真空成形、吹气模塑(blow molding)、拉伸模塑(stretch molding)、插入模塑(insert molding)、射出模塑(injectionmolding)、压挤铸成(extrusion casting)、压缩模塑(compression molding)、加压铸造(die casting)和封压制程(encapsulation processes)。
11.如权利要求10中的电池，其中该壳体藉由使用元件的组合而制成，或使用由塑胶模具制造部份的组合而制成。
12.如权利要求9、10和11中的电池，其中黏着剂用以结合塑胶对金属，或塑胶对塑胶。
13.如权利要求9、10和11中的电池，其中结合塑胶对金属，或塑胶对塑胶使用至少如下一种方法相转变由固态到液态，或固态到气态。
14.如权利要求9、10和11中的电池，其中用一种材料的扩散现象之一结合塑胶对金属，或塑胶对塑胶。
15.如权利要求12、13和14中的电池，其中用一种加热或加压方法以结合塑胶到其他材料。
16.如权利要求12、13和14中的电池，其中至少一种下列能量以作为层迭或结合塑胶或壳体材料声波包含有超音波和一听觉声波(audible sound)；电磁波包含有无线电波、远红外线射线、紫外线、可见幅射和雷射；压力焊接；熔合焊接；焊焬(soldering)和摩擦力焊接(friction welding)。
17.如权利要求1中的电池，其中该包含有阳极、多孔材料和电流收集器的三明治结构(sandwich)有至少一通道(入口或出口)在该孔隙和外界之间，以用于液体导入或三明治结构中气体的移除。
18.如权利要求1中的电池，其中该阳极与阴极透过一导体连接到外部电路。
19.如权利要求18中的电池，其中一导电性黏着剂用以形成导体和外部电路的电性接触。
20.如权利要求18中的电池，其中该电性连接使用机械性连接器，其有一延伸和中空部份(或勾扣或锁眼)。
21.一平面电池组合包含一阳极其提供电子；一多孔材料其包含有一阴极材料以接收该电子；一电流收集器其控制该电子；一平面塑胶壳体(预设-隙孔-保持装置)其保持一预设隙孔或距离在该阳极、多孔材料和电流收集器之间；其中该表面张力或毛细管吸力驱驶导入的液体进入该多孔材料中，且之后阳极和多孔材料中的阴极被启动以提供电力，当液体被导入该多孔材料中时。
22.一平面电池组合包含一阳极其提供电子；一多孔材料；一电流收集器其收集该电子；一平面塑胶壳体(预设-隙孔-保持装置)其保持一预设隙孔或距离在该阳极、多孔材料和电流收集器之间；其中该表面张力或毛细管吸力驱驶导入的液体进入该多孔材料中，且之后阳极和多孔材料中的阴极被启动以提供电力，当液体被导入该多孔材料中时。
23.一电池组合制法包含有一制作三明治结构的制程包含有下列步骤于任何组合中a).放置一电流收集器；b).放置一多孔材料其包含有一阴极材料；c).放置一阳极；一制程以提供一壳体(预设-隙孔-保持装置)其保持一预设隙孔或距离在该三明治结构中的阳极、多孔材料和电流收集器之间；
24.如权利要求23中的电池制法，其中该壳体的上或下部份包含至少下列一种材料橡胶、塑胶、和金属。
25.如权利要求24中的电池制法，其中一黏着剂用以结合一塑胶对另一塑胶。
26.如权利要求24中的电池制法，其中结合塑胶对金属，或塑胶对塑胶使用至少如下一种方法相转变由固态到液态，或固态到气态。
27.如权利要求24中的电池制法，其中用一种材料的扩散现象之一结合一塑胶对另一塑胶。
28.如权利要求24-27中的电池制法，其中用一种加热或加压方法以结合一塑胶到另一塑胶。
29.如权利要求24-27中的电池制法，其中至少一种下列能量以作为层迭或结合塑胶或壳体材料声波包含有超音波和一听觉声波(audible sound)；电磁波包含有无线电波、远红外线射线、紫外线、可见幅射和雷射；压力焊接；熔合焊接；焊焬(soldering)和摩擦力焊接(friction welding)。
30.一电池组合包含一阳极其提供电子；一电流收集器其收集该电子；一介质其存在该阳极和电流收集器之间；一壳体(预设-隙孔-保持装置)其保持一预设隙孔或距离在该阳极、多孔材料和电流收集器之间；其中该表面张力或毛细管吸力驱驶导入的液体进入该介质中，且之后阳极和介质接触的阴极被启动以提供电力，当液体被导入该介质中时。
31.如权利要求30中的电池，其中该液体为以水为基本的液体。
32.如权利要求31中的电池，其中该水基液体包含有至少一个如下1)一动物的血液、汗液、唾液、鼻涕、尿液、阴道排出物、排泄物、体液、DNA、RNA、蛋白质、细胞或细胞碎片；2)一植物的汁液、DNA、RNA、蛋白质、细胞或细胞碎片。
33.如权利要求30中的电池，其中该介质包含有一至少一个如下的结构空洞和多孔材料包含有亲水材料和空洞。
34.如权利要求33中的电池，其中该介质组成为多孔材料或具有微通道(microchannels)的物品。
35.如权利要求33中的电池，其中该介质为至少一空洞设于到该阳极或电流收集器之间。
36.如权利要求30，33，34和35中的电池，其中该介质、多孔材料、或空洞的一些或全部部份包含有该阴极其可接受电子。
37.如权利要求36中的电池，其中该阴极为氯化物如氯化亚铜(CuCl)或氯化银(AgCl)。
38.如权利要求30中的电池，其中该阳极为镁。
39.如权利要求30中的电池，其中该包含有阳极、介质和电流收集器的三明治结构有至少一通道(入口或出口)在该介质和外界之间，以用作为液体导入或三明治结构中气体的移除。
40.如权利要求30中的电池，其中该电池的结构为一平面形状其可用层迭法制作。
41.如权利要求30中的电池，其中该导入或循环的液体包括有阴极其能接受电子。
42.如权利要求30和41中的电池，其中该电池运作当该液体由一位置移动到另其它位置时。
全文摘要
本发明关于一种电池其可被液体启动。该电池以多孔材料制成适用于抛弃式保健测试套组、生化微电机系统(bio Micro Electro Mechanical Systems，bioMEMS)、和如DNA晶片、实验室型生物晶片(lab－on－a－chip)或微流体等生化系统，其能容易地整合到抛弃式装置/系统上。
文档编号H01M6/46GK101015080SQ200580030133
公开日2007年8月8日 申请日期2005年9月6日 优先权日2004年9月9日
发明者李其邦 申请人:李其邦