CN103339756B - 具有柔性电路和硅树脂弹簧的电池适配器 - Google Patents

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Abstract

一种电池适配器(100)及制造其的方法。电池适配器(100)包括限定用于一个或多个电池(106)的容纳区域(104)的弹性托盘(102)，并且包括一个或多个由弹性材料制成的被配置为被电池(106)压缩的弹性侧壁(108)。电池适配器(100)还包括越过弹性侧壁(108)被缠绕在弹性托盘(102)的外部的至少一部分的周围的柔性电路(132)。柔性电路(132)包括被布置在弹性托盘的外部上以向关联装置(150)输送电力的第一集合的一个或多个触点，以及与第一集合的触点(138)电耦合的第二集合的一个或多个触点(136)。第二集合的该触点(136)被布置在电池容纳区域(104)中的弹性侧壁(108)的内部。

Description

具有柔性电路和硅树脂弹簧的电池适配器
技术领域
本申请大体涉及电池组。其特别适用于与用于病人佩戴设备的电池适配器结合，并将特别关于该电池适配器来描述本申请。然而，应当理解的是，其也可适用于其它使用场景，例如设备需要被清洁、消毒、生物或化学净化的场景等，并且本申请不是必然受限于上述应用。
背景技术
电池适配器是在一个或多个电池和其供电的电子设备之间的接口。为了实现与电池的良好电接触，已知的电池适配器通常使用金属弹簧触点以与电池相接合。然后，使用金属弹簧触点具有许多问题，特别是针对医疗应用。
金属弹簧触点体积庞大，并为适配器增加了不必要的代价。更多地，金属弹簧触点的暴露区域是不必要的巨大，这增加了人从相关电池容纳电击的可能性。除了疼痛，这可能对于被附着到敏感电子部件(例如是病人监测器、呼吸机等等)的病人和/或具有医学植入体(诸如起搏器)的个人来说是危险的。
此外，在金属弹簧触点的情况下清洗电池适配器是困难的。污染将变得被俘获(entrapped)并且难以接近以进行清洗。尽管对于大多数应用这可能不是问题，但是对于需要无菌环境的诸如医院之类的医疗机构，这是不可接受的。细菌将变得积聚在弹簧触点等下面的裂隙中。而且，消毒剂通常是强力化学制品，例如强氧化剂，其将腐蚀暴露的金属。
发明内容
本申请提供一种新的和改进的系统以及方法，其克服上面提到的问题和其它问题。
根据一个方面，提供一种电池适配器。该电池适配器包括限定了用于一个或多个电池的容纳区域的弹性托盘，并且包括被配置为被该电池压缩的由弹性材料制成的一个或多个弹性侧壁。该电池适配器进一步包括柔性电路，该柔性电路越过弹性侧壁被缠绕在弹性托盘的外部的至少一部分的周围。该柔性电路包括被布置在弹性托盘的该外部上以向关联装置输送电力的第一集合的一个或多个触点，以及与该第一集合的触点电耦合的第二集合的一个或多个触点。该第二集合的触点被布置在电池容纳区域中的弹性侧壁的内部。
根据另一方面，提供一种制造电池适配器的方法。形成柔性电路，该柔性电路包括第一集合的一个或多个触点以及与第一集合的触点电耦合的第二集合的一个或多个触点。形成弹性托盘，该弹性托盘包括弹性材料，该弹性材料限定用于一个或多个电池的容纳区域。当电池被插入该容纳区域时，该弹性材料是可压缩的。将柔性电路缠绕在弹性托盘的外部的至少一部分的周围以使柔性电路进入电池容纳区域的一部分中，使得第二集合的触点被布置在电池容纳区域中，并且第一集合的触点被布置在弹性托盘的外部。
根据另一方面，提供一种容纳装置。该容纳装置包括用于容纳电池适配器的容纳区域。电池适配器包括弹性托盘，该弹性托盘限定了用于一个或多个电池的容纳区域，并包括由弹性材料制成的一个或多个弹性侧壁，该弹性侧壁被配置为被电池压缩。该电池适配器还包括柔性电路，该柔性电路越过弹性侧壁被缠绕在弹性托盘外部的至少一部分的周围。柔性电路包括设置在弹性托盘的外部上以向容纳装置输送电力的第一集合的一个或多个触点，以及与第一集合的触点电耦合的第二集合的一个或多个触点。该第二集合的触点被布置在电池容纳区域中的弹性侧壁的内部。
一个优势在于低剖面(low profile)和节省空间的连接方法。
另一个优势在于使用具有出众耐化学性的材料。
另一个优势在于减少可能俘获细菌和化学残留的区域。
另一个优势在于易清洗的能力。
另一个优势在于触点的减小的表面积。
在阅读和理解下面的详细说明之后，本领域技术人员将认识到本发明的另外的优势。
附图说明
本发明可以采用各种各样的部件以及部件的布置的形式，以及各种各样的步骤和步骤的布置的形式。附图仅仅用于说明优选的实施例的目的，并不被解释为限制本发明。
图1是根据本公开的方面的具有电池的电池适配器的第一侧面的透视图。
图2是根据本公开的方面的具有电池的电池适配器的第二侧面/底部的透视图。
图3是根据本公开的方面的弹性托盘的透视图。
图4是根据本公开的方面的刚性托盘的透视图
图5是根据本公开的方面的不具有电池的电池适配器的透视图。
图6是根据本公开的方面的容纳电池适配器的容纳装置的一部分的透视图。
图7是根据本公开的方面的具有电池适配器和电池的容纳装置的一部分的透视图。
图8是根据本公开的方面的制造电池适配器的方法的框图。
具体实施方式
参见图1和图2，示出根据本公开的方面的电池适配器100的实施例。图1示出电池适配器100的第一侧面的透视图，图2示出电池适配器100的与第一侧面相对的第二侧面的透视图。
电池适配器的弹性托盘102限定了用于容纳一个或多个电池106的容纳区域104，该电池106例如是AA电池和/或可充电电池。为了与电池106的端子接触，弹性托盘102适当地包括一个或多个弹性硅侧壁108。如图所示，电池106在例如硅或其它弹性聚合物的弹性侧壁108之间纵向延伸。弹性侧壁108建立了被设计为建立在电池106上的持续压缩的过盈配合。如图3所示，在某些实施例中，弹性托盘102包括一个或多个间隔物110以隔开电池106。此外或者可替代地，在某些实施例中，弹性托盘102包括另一个部件112，以便于电池适配器100在容纳装置150(在图6和图7中所示)中的对准，和/或允许电池适配器100被固定到电池适配器100。这些部件112包括，但并不局限于，凹槽和/或井114、116、突出物和/或棘爪118、耳片120等等中的一个或多个。
如图所示，在弹性托盘102的外部上的相对的凹槽和/或井114(仅仅其中之一是可见的)允许电池适配器100被弹性地固定于容纳装置150。此外，如图所示，在与相对的凹槽和/或井114相同的平面上并且沿着法线被布置的凹槽和/或井116允许电池适配器100被固定于容纳装置150并便于其的对准，该法线平分在相对的凹槽和/或井114之间延伸的轴线。而且，沿着弹性托盘102的底部(如图1和2中所取向的)的突出物和/或棘爪118便于电池适配器100的对准。更多地，在弹性托盘的外部上的相对耳片120允许电池适配器100在容纳装置150中对准。
弹性托盘102由柔性的可压缩的材料适当地形成，该材料例如是硅树脂。硅树脂因其抗压缩和高耐化学性而是有优势的。在某些实施例中，如图4所示，刚性或硬的托盘122被作为骨架或支柱并入弹性托盘102。在某些实施例中，弹性托盘102被围绕刚性托盘122包覆成型(overmold)，以形成具有更多刚性的完整的柔性托盘单元。刚性托盘122给予弹性托盘102某些应用可能所需的刚性，并适当地由耐化学热塑材料形成。例如，刚性或硬的托盘122的耳片124将刚性增加到弹性托盘102的弹性硅树脂侧壁108。此外，由于弹性托盘102被围绕刚性托盘122包覆成型，因此预期到的是，在某些实施例中，弹性托盘102的形状完全或部分由刚性或硬的托盘122限定。例如，预期到的是，刚性托盘122包括一个或多个间隔物126，该间隔物126部分或完全限定弹性托盘102的间隔物110。作为另一个例子，预期到的是，刚性托盘122包括另一个部件128，该部件128部分或完全限定弹性托盘102的部件112。刚性托盘122的部件128包括，但不局限于，凹槽或井、突出物和/或棘爪130、耳片等等中的一个或多个。
通过在弹性托盘的外部上延伸并延伸进入弹性托盘的内部(如图5中所示)，电池适配器100的柔性电路132将电池106连接到容纳装置150。在某些实施例中，柔性电路132上的迹线串联连接电池106。为了将电池106连接到容纳装置150，柔性电路132包括与该迹线相互电连接的多个触点134。该多个触点134被适当地布置在柔性电路132的共同一侧。
多个触点134中与电池106连接的电池触点136被适当地安置在电池适配器100内部的弹性硅树脂侧壁108上。弹性侧壁108压缩，以允许通过弹性侧壁108的弹性将触点136紧靠着电池106的端子压缩。此外，在电池106被纵向安置在弹性侧壁108之间的情况下(如图所示)，电池触点136被适当地配置成对，其中一对中的每个部件被相对地设置在弹性侧壁108中的不同侧壁上。多个触点134中与容纳装置150连接的装置触点138被适当地安置在电池适配器100的外部上，并且适当地包括正触点和负触点。然而，在某些实施例中，多个触点134中与容纳装置150连接的装置触点138包括多于两个的触点(例如5个触点)用于电池106的可充电电池。
在一个实施例中，柔性电路132包括具有弹性导电焊盘的柔性基底，该弹性导电焊盘限定了该多个触点134。迹线穿过柔性电路132的内部和/或沿着柔性电路132的后表面延伸。在另一个实施例中，电接触焊盘被电镀在柔性电路132上或嵌入(snap into)柔性电路132，从而形成该多个触点134。在柔性电路132的后表面上或被施加于柔性电路132的后表面的粘结层将柔性电路132沿着弹性侧壁108的外部，围绕弹性侧壁108的顶部边缘，并且沿着弹性侧壁108的内层，粘接到弹性托盘102和/或刚性托盘122的底座。选择粘接剂以在柔性电路132和弹性托盘102和/或122之间提供液密密封，从而防止微生物进入弹性托盘102和/或刚性托盘122与柔性电路132之间。此外，将粘接剂选择为是耐化学杀菌剂的。还预期到的是其它粘接技术，例如溶剂焊接、热粘合等等。柔性电路132中的对准孔与柔性托盘102和/或刚性托盘122的对准突起(例如弹性托盘102的突出物和/或棘爪118)对准，从而准确地定位柔性电路132。
参考图6和图7，提供容纳装置150的实施例。容纳装置150通常是一种被供给为容纳电池适配器100的医疗装置，例如是病人佩戴的监测器或其它医疗装置。然而，预期到被供给为容纳电池适配器100的其它装置。图6示出不具有电池适配器100的容纳装置150，图7示出具有电池适配器100的容纳装置150。
容纳装置150包括用于电池适配器100的容纳区域。在某些实施例中，容纳区域152包括便于电池适配器100在其中的对准和/或允许电池适配器100被固定于其中的一个或多个部件154。这些部件154包括，但不局限于，凹槽和/或井、突出物和/或棘爪158、160、切口162等等。
如图所示，相对的突出物和/或棘爪158与电池适配器100的凹槽和/或井114配合，以将电池适配器100固定在容纳区域152中并且便于其对准。为了插入和/或释放电池适配器100，电池适配器100的弹性硅树脂侧壁108弹性变形。此外，如图所示，在与相对的棘爪158相同的平面上并沿着平分在相对的突出物和/或棘爪160之间延伸的轴线的法线设置的突出物和/或棘爪160将电池适配器100固定到容纳区域152并便于其对准。突出物和/或棘爪160适当地限制电池适配器100以相对于上述平面的角度插入到容纳区域152内。此外，相对的切口162便于电池适配器100的对准。如应当被认识到的，这些切口154与弹性托盘102的相对耳片120配合。
被布置在容纳区域152中，容纳装置150进一步包括多个触点164，该多个触点164用于当电池适配器100被插入容纳区域152中时与电池适配器100的触点138相接合。在某些实施例中，容纳装置150的多个触点164包括至少三个触点用于与配备有可充电电池的电池适配器100的实施例相接合。额外的触点允许电池适配器100与容纳装置150通讯。预期到的是，这样的通信被用于向容纳装置150提供关于电池106的充电状态的反馈。
参考图8，示出根据本公开的方面的制造电池适配器100的方法800。下文描述的动作并非必须依赖彼此。此外，示出的动作的顺序也不解释为限制。不同的顺序对于本领域技术人员来说是显而易见的。
使用已知的用于形成柔性电路的技术来形成802柔性电路132。例如，在某些实施例中，柔性电路132由多层形成。预期到的是，这些层包括一个或多个绝缘层和一个或多个导电层等等。在这样的实施例中，蚀刻导电层以限定用于与容纳装置150和电池106相接合的迹线和触点134。导电层适当地是金或铜等等。预期到的是，迹线相互连通(例如串联地)多个触点134中与电池106相连接的触点136。此外，预期到的是，利用导电材料(例如金材料)来电镀触点134。适当地围绕导电层来设置绝缘层并且如果合适的话在导电层之间设置绝缘层，使得仅仅暴露触点134。绝缘层适当地由聚合物材料形成。
为了将柔性电路132固定到弹性托盘102，适当地向柔性电路提供粘结层。该粘合帮助防止污染物被捕获在柔性电路132之下。向柔性电路132的非接触侧添加粘结层，并且，在某些实施例中，在粘结层上布置释放衬垫，使得在到了将柔性电路132粘结到弹性托盘102的时候，将释放衬垫剥离粘结层。预期到的是，粘接剂是压敏粘接剂。
在形成802柔性电路132之前、之后或与其同时，由柔性的可压缩材料(例如硅树脂)形成804弹性托盘。采用传统的注射成型技术来形成804弹性托盘102。在某些实施例中，弹性托盘102的形成804包括将柔性的、可压缩材料注入模具中。在其它实施例中，弹性托盘102的形成804包括形成刚性托盘122。刚性托盘122适当地由耐化学腐蚀的热塑性材料铸模形成。然而，预期到其它材料。预期到的是，采用铸模技术以形成刚性托盘122。在形成刚性托盘122之后，在刚性托盘122的至少一部分周围包覆成型可压缩材料，使得刚性托盘122形成用于弹性托盘102的结构性骨架。这包括使用例如模具将刚性托盘122的至少一部分包在柔性的可压缩材料中。预期到的是，在包覆成型过程中该可压缩材料可以完全包住刚性托盘122。
在形成弹性托盘102之后，将柔性电路132缠绕806在弹性托盘102的外部的至少一部分的周围并将柔性电路132缠绕806进入弹性托盘102的内部。柔性电路132中延伸进入弹性托盘102内部的部分被适当地提供为与电池106相接合，柔性电路132中沿着弹性托盘102的外部延伸的部分被适当地提供为与容纳装置150相接合。与将柔性电路132缠绕806在围绕弹性托盘102的周围同时，通常使用上面提到的粘结层来固定(或粘合)808柔性电路132。然而，预期到其它方法。例如，可以单独采用或与粘接剂组合地采用被压入弹性托盘102的插头(plug)，以将柔性电路132固定到弹性托盘102。在某些实施例中，电池适配器100的部件112中的一个或多个(例如突出物和/或棘爪118)便于柔性电路132的对准。
已参考优选实施例描述了本发明。其他人在阅读和理解了前面详细的描述之后，可以做出变型和改变。意图是本发明被认为包括所有这样的变型和改变，只要它们处于所附权利要求或其等同形式的范围内。

Claims (15)

1.一种电池适配器(100)，包括：
弹性托盘(102)，其限定了用于一个或多个电池(106)的容纳区域(104)，并且包括由弹性材料制成的一个或多个弹性侧壁(108)，所述弹性侧壁(108)被配置为被所述电池(106)压缩；以及，
柔性电路(132)，其越过所述弹性侧壁(108)被缠绕在所述弹性托盘(102)的外部的至少一部分的周围，并且所述柔性电路(132)延伸进入所述弹性托盘的内部，使得所述柔性电路(132)的延伸进入所述弹性托盘的所述内部的部分被提供为与所述电池(106)相接合，并且所述柔性电路(132)的沿着所述弹性托盘(102)的所述外部延伸的部分被提供为与容纳装置(150)相接合，所述柔性电路(132)包括被布置在所述弹性托盘(102)的所述外部上以向所述容纳装置(150)输送电力的第一集合的一个或多个触点(138)以及与第一集合的所述触点(138)电耦合的第二集合的一个或多个触点(136)，第二集合的所述触点(136)被布置在所述电池容纳区域(104)中的所述弹性侧壁(108)的内部。
2.根据权利要求1所述的电池适配器(100)，其中，所述弹性侧壁(108)至少部分地由可压缩聚合物形成。
3.根据权利要求1所述的电池适配器(100)，其中，所述弹性托盘(102)包括一个或多个对准部件(112)，所述对准部件便于所述电池适配器(100)与所述容纳装置(150)的对准，和/或允许所述电池适配器(100)被固定于所述容纳装置(150)。
4.根据权利要求3所述的电池适配器(100)，其中，所述对准部件(112)包括相对的凹槽和/或井(114)，其中，所述容纳装置(150)包括被提供与所述相对的凹槽和/或井(114)配合的相对的突出物和/或棘爪(158)。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的电池适配器(100)，其中，所述弹性托盘(102)的所述电池容纳区域(104)包括具有一对相对的弹性侧壁的井，第一集合的所述触点(136)包括在所述相对的弹性侧壁上用于接触容纳在所述相对的弹性侧壁之间的电池的触点。
6.根据权利要求5所述的电池适配器(100)，其中，所述弹性材料至少在所述触点后面的所述相对的弹性侧壁上形成一层，使得当电池被插入时所述弹性材料被压缩，并且被压缩的所述弹性材料将所述触点偏置为与被插入的所述电池接触。
7.根据权利要求1、2、3、4和6中的任一项所述的电池适配器(100)，其中，所述弹性托盘(102)还包括利用所述弹性材料包覆成型的刚性托盘(122)。
8.根据权利要求1、2、3、4和6中的任一项所述的电池适配器(100)，其中，所述柔性电路(132)与多个所述电池触点(136)串联地电耦合。
9.一种制造电池适配器(100)的方法，包括：
形成柔性电路(132)，所述柔性电路包括第一集合的一个或多个触点(138)以及与第一集合的所述触点(138)电耦合的第二集合的一个或多个触点(136)；
形成弹性托盘(102)，所述弹性托盘(102)包括限定了用于一个或多个电池(106)的容纳区域(104)的弹性材料，所述弹性材料在电池被插入所述容纳区域(104)中时是可压缩的；以及，
将所述柔性电路(132)缠绕在所述弹性托盘(102)的外部的至少一部分的周围以使所述柔性电路进入所述电池容纳区域(104)的一部分中，使得第二集合的所述触点(136)被布置在所述电池容纳区域(104)中并且第一集合的所述触点(136)被布置在所述弹性托盘(102)的所述外部上，并且所述柔性电路(132)的延伸进入所述弹性托盘的内部的部分被提供为与所述电池(106)相接合，并且所述柔性电路(132)的沿着所述弹性托盘(102)的所述外部延伸的部分被提供为与容纳装置(150)相接合。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，形成所述弹性托盘(102)包括：
形成刚性托盘(122)；
将所述弹性材料铸模到所述刚性托盘(122)中以形成整体结构。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述弹性材料包括硅树脂。
12.根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，其中，所述柔性电路(132)由多个层形成。
13.根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，其中，所述柔性电路(132)由耐化学腐蚀材料形成。
14.根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，其中，使用包覆成型技术形成所述弹性托盘(102)。
15.根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，还包括：
将所述柔性电路(132)粘合到所述弹性托盘(102)。
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