專利名稱：電致變色設(shè)備和包括該電致變色設(shè)備的光動力治療設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電致變色設(shè)備。本發(fā)明還涉及一種包括該電致變色設(shè) 備的光動力治療設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，衛(wèi)生保健中使用了光治療的許多變形。主要的范例是皮膚病、
癌癥/腫瘤、牛皮癬、情緒障礙、膀胱感染的體內(nèi)或體外光動力治療(PDT)， 促進傷口縫合，恢復(fù)脊髓損傷以及抑制肌肉/骨萎縮。PDT是一種使用稱作 光敏劑或光增敏劑的藥物和特定類型的光的治療方法。當(dāng)光敏劑暴露于特 定波長的光時，其生成類似氧自由基的反應(yīng)物，該反應(yīng)物殺死附近的細胞。 通過特定波長的光對每種光敏劑進行激發(fā)。因為該波長確定了光能夠在身 體里傳播多遠，所以特定的光敏劑和特定波長的光被用來治療身體的不同 區(qū)域?，F(xiàn)在，大多數(shù)PDT設(shè)備采用諸如激光器或LED的多種不同單色光源， 且其可以覆蓋從紅外(IR， 1100nm)至紫外(UV， 300nm)的波長范圍。 公知的PDT設(shè)備的主要缺點是僅單個波長可用于光動力治療。由于特定(生 物學(xué)的)處理需要某種(僅僅)特定波長，所以公知的PDT設(shè)備的應(yīng)用限 于對落入PDT設(shè)備發(fā)射的波長范圍以內(nèi)的光敏劑進行激發(fā)。對適于同時并 連續(xù)地激發(fā)多種光敏劑的PDT設(shè)備的需求增加，所述這些光敏劑要求相互 不同的激發(fā)波長或波長范圍。
本發(fā)明的目的是提供一種改進的設(shè)備，利用該設(shè)備能夠連續(xù)地激發(fā)多 種光敏劑。

發(fā)明內(nèi)容
通過提供一種根據(jù)前文所述的電致變色設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)該目的，所述設(shè) 備包括至少一個多色發(fā)光設(shè)備，以及至少一個可切換的電致變色窗，所 述電致變色窗用于響應(yīng)于施加至電致變色窗的電壓來選擇性地調(diào)整由所述
5發(fā)光設(shè)備發(fā)射的至少一個特定波長的透射。由于根據(jù)本發(fā)明的電致變色設(shè) 備的電致變色窗經(jīng)歷歸因于施加的電壓引起的所述電致變色窗中的電化學(xué) 氧化還原反應(yīng)的不同不透明性，所以電致變色窗將呈現(xiàn)不同的光透射特性 (不透明性)。借助于可切換的電致變色設(shè)備，因此能夠選擇性地過濾由所 述多色發(fā)光設(shè)備發(fā)射的光，并且因而取決于施加至所述電致變色窗的電壓 而選擇性地透射具有特定波長或波段的光。通過選擇性地切換和最終調(diào)整 所述電致變色窗，根據(jù)本發(fā)明的電致變色設(shè)備適于有效地發(fā)射多個波長和/ 或多個波長范圍(波段) 一除了同時之外一還連續(xù)地。因而，在將根據(jù)本
發(fā)明的設(shè)備引入PDT的情況下，將有利于連續(xù)地激發(fā)多種要求相互不同的 激發(fā)波長的光敏劑。應(yīng)注意應(yīng)當(dāng)相當(dāng)寬泛地解釋本文中的表達方式"光"。 該表達方式不僅包括落入可見光譜(典型地具有從380nm至780nm的波長 范圍)以內(nèi)的電磁輻射，還包括諸如紅外、紫外的非可見電磁輻射，甚至 可以包括X射線。
在根據(jù)本發(fā)明的電致變色設(shè)備的實施例中，所述發(fā)光設(shè)備包括多個單 色光源。單色光源的范例是激光器和發(fā)光二極管(LED)。根據(jù)該實施例， 優(yōu)選應(yīng)用多個LED，所述LED優(yōu)選地堆疊在彼此之上。在優(yōu)選實施例中， 發(fā)光設(shè)備包括至少一個多色光源。通過這種方式，能夠相對緊湊地制造所 述發(fā)光設(shè)備，從而能夠相對緊湊地制造所述電致變色設(shè)備。盡管能夠在根 據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中使用傳統(tǒng)的(多色的)的燈泡，但是更優(yōu)選地應(yīng)用一個 或多個多色有機LED (OLED)，或一個或多個多色塑料或聚合物L(fēng)ED (PLED)，盡管PLED的生產(chǎn)成本相當(dāng)昂貴。與傳統(tǒng)的燈泡相比，多色LED 明顯地更緊湊。相對于傳統(tǒng)的固態(tài)LED, OLED具有能夠被更經(jīng)濟地生產(chǎn) 的潛力。另夕卜，OLED比LED更輕，且能夠利用公知的沉積技術(shù)相對容易 地生產(chǎn)。典型的OLED包括陽極、陰極以及至少兩個布置在所述陽極和陰 極之間的有機材料層。許多OLED中的陽極包括諸如氧化銦錫(ITO)的相 對高功函數(shù)的材料，而陰極典型地包括諸如鈣(Ca)的相對低功函數(shù)的材 料。典型的OLED中的一個有機材料層包括具有傳輸空穴的能力的材料， 因此其典型地被稱為空穴傳輸層。另一有機材料層典型地包括具有傳輸電 子的能力的材料，因此其典型地被稱為電子傳輸層。所述電子傳輸層還可 以起著發(fā)光介質(zhì)(或發(fā)射層)的作用。替代地，可以在所述空穴傳輸層和
6所述電子傳輸層之間布置額外的發(fā)射層。無論在哪種情況下，當(dāng)適當(dāng)?shù)仄?br> 置OLED時，陽極注入空穴(正電荷載流子)至空穴傳輸層中，而陰極注 入電子至電子傳輸層中。所注入的空穴和電子各朝著相反的帶電電極遷移。 當(dāng)電子和空穴定位同一分子上時，形成弗侖克爾激發(fā)(Frenkel excitation), 且發(fā)射(可見)光。
在優(yōu)選實施例中，電致變色設(shè)備包括多個電致變色窗。該實施例在期 望或要求相對較大的發(fā)光面積的情況下可以是有利的，其中能夠?qū)⒉煌?電致變色窗設(shè)置成彼此相鄰。在替代實施例中，至少兩個電致變色窗適于 響應(yīng)于施加至所述窗的電壓而呈現(xiàn)不同的光學(xué)特性。根據(jù)該實施例，在彼 此之上堆疊所述多個不同電致變色窗是有利的。由于能夠開啟和關(guān)閉每個 電致變色窗，因而其實際起著可切換的光過濾器的作用，能夠在彼此之上 堆疊多個可切換過濾器。該累積的過濾可以優(yōu)化和調(diào)整所述透射，并因而 可以優(yōu)化和調(diào)整所期望的特定光譜的有效發(fā)射。
電致變色窗優(yōu)選包括沉積在支撐表面上的多個層構(gòu)成的疊層。更具體 而言，在發(fā)光設(shè)備上沉積電致變色窗的多個層構(gòu)成的疊層，所述發(fā)光設(shè)備 優(yōu)選由一個或多個LED形成，尤其是由OLED形成。電致變色窗典型地包括 離子存儲層、電致變色層以及隔離所述離子存儲層和電致變色層的適當(dāng)固 態(tài)電解質(zhì)構(gòu)成的疊層，其中對電致變色層的材料的選擇是確定將被所述電 致變色層分別吸收和透射的波長或波長范圍。所述疊層適于沉積到襯底上。 通常，將諸如例如氧化銦錫(ITO)的透明集電器(current collector)分別 施加至離子存儲層和電致變色層。通常通過兩個玻璃層對這些層進行裝配。 將電源導(dǎo)線連接至兩ITO層，電壓驅(qū)動來自離子存儲層的離子穿過離子導(dǎo) 電層(電解質(zhì))并進入電致變色層中。這使得玻璃不透明。通過調(diào)整至適 當(dāng)?shù)碾妷海瑢㈦x子驅(qū)出電致變色層并進入離子存儲層中。當(dāng)離子離開電致 變色層時，電致變色窗又恢復(fù)其透明性。
用于給發(fā)光設(shè)備和電致變色窗供電所需的電壓可以取自諸如電力干線 的外部電源。然而，在優(yōu)選實施例中，電致變色設(shè)備包括至少一個用于給 至少一個發(fā)光設(shè)備和至少一個電致變色窗供電的電化學(xué)能源。在更優(yōu)選實 施例中，電化學(xué)能源構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的電致變色設(shè)備整體中的一部分。電 化學(xué)能源優(yōu)選地包括至少一個沉積在襯底上的電池疊層(battery stack),所述電池疊層包括第一電池電極、第二電池電極以及將所述第一電池電極 和第二電池電極隔離的中間固態(tài)電解質(zhì)。這種薄膜電池疊層能夠和發(fā)光設(shè) 備和電致變色窗一起在系統(tǒng)級封裝(SiP)中完全集成。優(yōu)選地，薄膜電池
疊層具有3D取向以提高電池疊層的電池性能。在國際專利申請WO 2005/027245中已經(jīng)描述了 3D取向的薄膜電池疊層的實施例。優(yōu)選地，根 據(jù)本發(fā)明的能源的至少一個電極適用于存儲下列元素中的至少一種的活性 物質(zhì)氫(H)、鋰(Li)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、 納(Na)和鉀(K)，或分布在周期表中第一族或第二族中的任何其他合適 的元素。所以，根據(jù)本發(fā)明的能源系統(tǒng)的電化學(xué)能源可以基于各種插層機 理，因此適于形成不同種類的電池，例如Li離子電池、NiMH電池等等。 在優(yōu)選實施例中，至少一個電極，優(yōu)選電池陽極，包括下列材料中的至少 一種C、 Sn、 Ge、 Pb、 Zn、 Bi、 Sb、 Li并且優(yōu)選地摻雜Si。還可以將這 些材料的組合用來形成電極。優(yōu)選地，將n型或p型摻雜的Si用作電極， 或摻雜Si相關(guān)的化合物，如SiGe或SiGeC。還可以將其他適當(dāng)?shù)牟牧嫌米?陽極，優(yōu)選分布在周期表的12-16族中的一個的任何其他適當(dāng)材料，只要電 池電極的材料適于上述反應(yīng)物質(zhì)的插入和存儲。上述材料尤其適于應(yīng)用于 鋰離子基電池。在應(yīng)用氫基電池的情況下，正電極優(yōu)選包括諸如具體是 LaNi5的AB5型材料，以及諸如具體是MgxTil-x的鎂基合金的氫化物形成 的材料，用于鋰離子基電池的負電極優(yōu)選地包括至少一種金屬氧化物基材 料，例如LiCo02、 LiNi02、 LiMn02或諸如例如Li(NiCoMn)02的前述材 料的組合。在氫基能源的情況下，陰極優(yōu)選地包括Ni(OH)2和域NiM(OH)2， 其中M由選自例如Cd、 Co或Bi的組中的一種或多種元素來形成。
在根據(jù)本發(fā)明的電致變色設(shè)備的優(yōu)選實施例中，電致變色設(shè)備包括用 于控制將施加于至少一個電致變色窗的電壓的控制單元。所述控制單元同 樣能夠由電致變色設(shè)備的集成的電化學(xué)能源來供電。
為了確保電致變色設(shè)備的基本均勻的光輸出，優(yōu)選將一個或多個光學(xué) 箔施加至至少一個電致變色窗上，所述光箔用于漫射由所述電致變色窗透 射的光。這些漫射和/或反射箔是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。
在優(yōu)選實施例中，電致變色設(shè)備由封裝物部分包圍。保護性的封裝物 用于防止，或至少阻礙對電致變色設(shè)備的損壞。由于封裝物通常由不透明材料制成，所以電致變色窗優(yōu)選地基本未被所述封裝物覆蓋。
本發(fā)明還涉及一種光動力治療(PDT)設(shè)備，所述設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明 的電化學(xué)設(shè)備。為此，優(yōu)選地選擇多色發(fā)光設(shè)備，使得由所述發(fā)光設(shè)備發(fā) 射的波長的光能夠激發(fā)至少一種光敏劑。在優(yōu)選實施例中，PDT設(shè)備適于 人體或動物體的體內(nèi)治療。更優(yōu)選地，PDT設(shè)備是生物可移植的。在替代 優(yōu)選實施例中，PDT設(shè)備適于人體或動物體的體外治療。這些(集成或可 移植的)PDT能夠有利地用于皮膚病、癌癥/腫瘤、牛皮癬、情緒障礙、膀 胱感染的體內(nèi)或體外治療，促進傷口縫合，恢復(fù)脊髓損傷以及抑制肌肉/骨 萎縮。


通過下列非限定性范例來說明本發(fā)明，其中
圖l示出了根據(jù)本發(fā)明的電致變色設(shè)備的示意性橫截面；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另一電致變色設(shè)備的示意性橫截面；
圖3a示出了能夠用于根據(jù)圖1和2的電致變色設(shè)備中的電致變色窗的
具體示意性橫截面；以及
圖3b示出了能夠用于根據(jù)圖1和2的電致變色設(shè)備中的另一電致變色
窗的具體示意性橫截面。
具體實施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電致變色設(shè)備1的示意性橫截面。圖1中所 示的電致變色設(shè)備1適于用作光動力治療(PDT)設(shè)備。電致變色設(shè)備1 包括在襯底(未清楚地示出)上沉積的薄膜固態(tài)電池3的層壓結(jié)構(gòu)2，在電 池3的頂部已經(jīng)連續(xù)沉積了第一隔離層4、控制單元5、第二隔離層6、多 色OLED7、以及電致變色窗8。集成的電池3適于為多色OLED7和電致變 色窗8兩者供電。通過控制單元5可切換電致變色窗8,并且因此可以開啟 和關(guān)閉電致變色窗8。電致變色窗8至少可以在基本透明狀態(tài)和窗8至少部 分不透明的狀態(tài)之間切換。通過這種方式，電致變色窗8實際將起著用于 選擇性地過濾由多色OLED 7發(fā)射的光的可調(diào)整光過濾器的作用，這使得 電致變色設(shè)備1有效地發(fā)射具有預(yù)定波長或波長范圍的光、而其他波長(最
9初同樣由OLED發(fā)射)被電致變色窗8吸收成為可能。對于光動力治療來 說，能夠控制和切換電致變色設(shè)備l，使得由電致變色設(shè)備l能夠同時或連 續(xù)地有效發(fā)射不同預(yù)定波長或不同預(yù)定波長范圍，這使得電致變色設(shè)備1 適于同時或連續(xù)地激發(fā)不同光敏劑。層壓結(jié)構(gòu)2由保護性的封裝物9包圍。 電致變色設(shè)備1能夠適于體外使用，經(jīng)由生物可移植還適于體內(nèi)使用。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另一電致變色設(shè)備10的示意性橫截面。圖2 中所示的電致變色設(shè)備10結(jié)構(gòu)基本與圖1中所示的電致變色設(shè)備1結(jié)構(gòu)類 似，差別是該電致變色設(shè)備10包括堆疊于彼此之上的多個單色LED lla、 llb，其中LEDlla、 llb適于發(fā)射具有不同顏色的光。電致變色設(shè)備10還 包括襯底，在該襯底上沉積有固態(tài)電池12，在電池12的頂部已經(jīng)連續(xù)沉積 了第一隔離層13、控制單元14、第二隔離層15、兩個單色LED lla、 lib 以及電致變色窗16。保護性封裝物17應(yīng)用于保護電池12、控制單元14和 單色LEDlla、 llb。單色LEDlla、 lib—起形成了多色發(fā)光設(shè)備。電致變 色設(shè)備10的功能與圖1中所示的電致變色設(shè)備1的功能類似。
圖3a示出了可以用于根據(jù)圖1和2的電致變色設(shè)備1、 IO中的電致變 色窗18的具體示意性橫截面。圖3a中所示的電致變色窗18是其中存在鋰 基活性物質(zhì)的電致變色窗18。電致變色窗18包括兩個玻璃襯底19、 20， 在所述兩個玻璃襯底19、 20之間施加有第一集電器21、離子存儲層22、 電解質(zhì)23、電致變色層24以及第二集電器25的。在該范例中，集電器21、 25由氧化銦錫(ITO)制成。離子存儲層22由Ce(VTi02層形成，電解質(zhì) 23由LiPON形成，而電致變色層24由LixW03形成。電源(未示出)導(dǎo)線 連接至兩集電器24、 25，而電壓驅(qū)動來自離子存儲層的鋰離子穿過離子導(dǎo) 電層23并進入電致變色層24中。這使得電致變色窗18至少部分不透明。 通過調(diào)整至適當(dāng)?shù)碾妷海瑢㈦x子驅(qū)出電致變色層24并進入離子存儲層22 中。當(dāng)離子離開電致變色層24時，電致變色窗18又恢復(fù)其透明性。
圖3b示出了可以用于根據(jù)圖1和2的電致變色設(shè)備1、 10中的另一電 致變色窗26的具體示意性橫截面。該圖中示出的電致變色窗26是其中存 在氫基活性物質(zhì)的電致變色窗26。電致變色窗26包括兩個玻璃襯底27、 28，在所述兩個玻璃襯底27、 28之間施加有第一集電器29、離子存儲層 30、第一鈀層31、電解質(zhì)32、第二鈀層33、電致變色層34以及第二集電器35。在該范例中，集電器29、 35由氧化銦錫(ITO)制成。離子存儲層 30由Ni(OH》層形成，電解質(zhì)32由ZrOyHx形成，而電致變色層34由 MgyGd(Ly)Hx形成。鈀層31、 33通常非常薄，且適于促進離子存儲層30和 電致變色層34處氫的吸收和解吸附。
應(yīng)注意，上述實施例用來示例而不是限制本發(fā)明，且本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以設(shè)計很多替代實施例，而不脫離所附權(quán)利要求的范圍。在這些權(quán)利要 求中，設(shè)置在括號中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)理解為限制所述權(quán)利要求。動詞 "包括"及其變型的使用不排除權(quán)利要求中所提到的元件和步驟之外的其 他元件和步驟的存在。在元件之前的冠詞"一"或"一個"不排除存在多 個此類元件。某些措施在相互不同的從屬權(quán)利要求中被引述的純粹事實并 不表示這些措施的組合不能被用于獲得優(yōu)點。
權(quán)利要求
1、一種電致變色設(shè)備，包括-至少一個多色發(fā)光設(shè)備，以及-至少一個可切換的電致變色窗，用于響應(yīng)于施加至所述電致變色窗的電壓來選擇性地調(diào)整由所述發(fā)光設(shè)備發(fā)射的至少一個特定波長的透射。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)光設(shè)備 包括多個單色光源。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電致變色設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)光 設(shè)備包括至少一個多色光源。
4、 根據(jù)前述權(quán)利要求2或3中的一項所述的電致變色設(shè)備，其特征在 于，所述發(fā)光設(shè)備包括至少一個發(fā)光二極管(LED)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電致變色設(shè)備，其特征在于，所述LED是 有機LED (OLED)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電致變色設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)光 設(shè)備包括多個LED。
7、 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的電致變色設(shè)備，其特征在于，所 述電致變色設(shè)備包括多個電致變色窗。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電致變色設(shè)備，其特征在于，至少兩個電致 變色窗適于響應(yīng)于施加至所述窗的電壓而呈現(xiàn)不同的光學(xué)特性。
9、 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的電致變色設(shè)備，其特征在于，所 述至少一個電致變色窗包括沉積在支撐表面上的多個層構(gòu)成的疊層。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電致變色設(shè)備，其特征在于，所述多個層 構(gòu)成的疊層沉積在所述發(fā)光設(shè)備上。
11、 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的電致變色設(shè)備，其特征在于， 所述電致變色設(shè)備包括至少一個用于給所述至少一個發(fā)光設(shè)備和所述至少 一個電致變色窗供電的電化學(xué)能源。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電致變色設(shè)備，其特征在于，所述電化學(xué)能源包括至少一個沉積在襯底上的電池疊層，所述電池疊層包括第一電池電極、第二電池電極以及將所述第一電池電極和所述第二電池電極隔離 的中間固態(tài)電解質(zhì)。
13、 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的電致變色設(shè)備，其特征在于， 所述電致變色設(shè)備包括用于控制將施加至所述至少一個電致變色窗的所述 電壓的控制單元。
14、 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的電致變色設(shè)備，其特征在于， 所述電致變色設(shè)備包括至少一個施加至所述至少一個電致變色窗上的光學(xué) 箔，所述光學(xué)箔用于漫射由所述電致變色窗透射的光。
15、 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的電致變色設(shè)備，其特征在于， 所述電致變色設(shè)備由封裝物部分包圍。
16、 一種光動力治療設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1-15中的一項所述的電 致變色設(shè)備。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的光動力治療設(shè)備，其特征在于，所述光動 力治療設(shè)備適于身體的體內(nèi)治療。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光動力治療設(shè)備，其特征在于，所述光動 力治療設(shè)備是生物可移植的。
19、 根據(jù)權(quán)利要求16-18中的一項所述的光動力治療設(shè)備，其特征在于， 所述光動力治療設(shè)備適于身體的體外治療。
全文摘要
當(dāng)前，衛(wèi)生保健中使用了光治療的許多變形。主要的范例是皮膚病、癌癥/腫瘤、牛皮癬、情緒障礙、膀胱感染的體內(nèi)或體外光動力治療(PDT)，促進傷口縫合，恢復(fù)脊髓損傷以及抑制肌肉/骨萎縮。PDT是一種使用稱作光敏劑或光增敏劑的藥物和特定類型的光的治療方法。本發(fā)明涉及一種改進的PDT設(shè)備。
文檔編號A61N5/06GK101563648SQ200780047000
公開日2009年10月21日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者P·H·L·諾滕, R·A·H·尼森, R·H·W·皮杰寧博格 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司