CN114665300A - 母卡扣连接器以及相关装置和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个示例性方面，提供了一种母卡扣连接器(120)，其具有基部(124)，以及与基部(124)相对并形成母卡扣连接器(120)的深度的帽盖(121)。母卡扣连接器(120)还包括形成在帽盖(121)中的插座(122)，用于接收配合操作的公卡扣连接器的凸柱。母扣连接器(120)的基材是导电聚合物或包括导电聚合物。插座(122)设置为可弹性变形，以便在母扣连接器(120)的深度尺寸中插入和移除凸柱的期间顺应于凸柱的互补形状在插座(122)内的通过。

Description

母卡扣连接器以及相关装置和方法
技术领域
本发明总体上涉及机电组件。更具体地，本发明的电极单元的实施例特别适合于接收和保持遥测装置的公端，并实现与该公端的电连接。本发明的电极组件的示例集成在心率监测带或服装内。
背景技术
目前存在有心率监测带，人们可以将其穿戴在衣服的下面以监测他们的心率。这种带子通常设计成将遥测发射器可拆卸地连接到具有两个电极的带子上，这些电极与使用者躯干的胸部区域中的使用者皮肤相接触。电极识别由心脏引起的心电图脉冲，然后该可拆卸的遥测发射器使用无线磁近场通信或无线电信号将表示使用者心跳的数据传输到配有显示器的远程接收器。在许多情况下，远程接收器以手表、腕上电脑或使用者携带的其他类似显示器的形式来提供，通常设在使用者的手腕上。
由于各种加速度和磁传感器可集成在小而轻的装置中，因此作为心率的替代或附加，待传输的遥测数据还包括多种测量的变量数据，例如工作频率、骑车速率和骑车频率、行驶速度等。待传输的数据还可包括识别使用者和/或发射器装置所需的数据。
出于多种原因，优选地希望有一种可从心率监测带上拆下来的遥测发射器。从消费者的角度来看，使用者在使用心率监测带时通常会出汗，因此能够将电子遥测发射器从带子上拆下来以便可以清洗带子是有利的。从制造的角度来看，制造带子的工艺与制造收发器的工艺大不相同，因此能够分开来制造部件是有利的。此外，一个遥测发射器可与多个带子互换也是有利的。
相反，已经知道了一些标准医用电极，其包括通过导电凝胶或胶粘剂贴在使用者皮肤上的电极基板，以及从基板中延伸出来的公卡扣连接器。这种电极连接到包含相应的母卡扣连接器的各种装置上。此类标准医用电极的市售示例包括3M Red Dot和Ambu的产品。
在本领域中，在通过卡扣连接接口可拆卸地连接电极和相关装置的手段的开发方面存在许多挑战。主要问题是公凸柱和卡扣之间的连接完整性。公凸柱在卡扣内的任何过度运动都会产生电噪声，这使得难以甚至不可能准确地测量诸如使用者的心率等参数。此外，由于使用者在使用产品时通常会进行剧烈活动，因此该连接需要在此类活动期间承受并支持遥测发射器。随着卡扣深度的减小，确保可靠的稳定连接所需的力将显著增加。
此外，很明显，由于磨损、腐蚀、污染等，卡扣和电极之间的接触会随着时间的推移而恶化。因此，需要寻求一种用于这种卡扣连接器的改进的机电组件。
发明内容
本发明由如下技术方案限定。在下文中还限定了一些具体的实施例。
根据第一方面，提供了一种母卡扣连接器，其具有基部和帽盖，该帽盖与该基部相对，并形成了用于卡扣连接器的深度。母卡扣连接器还包括形成在帽盖中的插座，用于接收配合操作的公卡扣连接器的凸柱。插座设置为可弹性变形，以便在凸柱于母卡扣连接器的深度尺寸中的插入和移除的期间顺应于凸柱的互补形状在插座内的通过。
根据第二方面，提供了一种具有主体的电极单元，该主体将电极机械式地连接到这种母卡扣连接器上。在主体中形成有导电通路，用于将电极电连接到母卡扣连接器。
根据第三方面，提供了一种具有壳体和包含在壳体中的电路板的遥测装置。遥测装置还包括这种母卡扣连接器，其以机械和电气的方式连接到电路板上，并且延伸穿过壳体。
根据第四方面，提供了一种可穿戴装置，其具有可由使用者穿戴的宿主服装，以及两个电极单元，其结合到宿主服装中，并定位成使得母卡扣连接器设置为彼此相邻，以便接收相关联的遥测装置的配合操作的公扣连接器。
根据第五方面，提供了一种通过使用增材制造方法将基部和盖制成一体式部件来制造这种母卡扣连接器的方法。
根据第六方面，提供了一种制造这种电极单元的方法，其中，提供电极和主体，使用根据第五方面的方法来制造母卡扣连接器，以及通过将主体、母卡扣连接器和电极结合成一个整体部件来提供母卡扣连接器和电极之间的导电通路，其中，导电通路至少部分地由具有将卡扣连接器连接到电极的导电基材的主体形成，或者由具有用于将卡扣连接器连接到电极的导电层的主体形成。
本发明的各种实施例可包括来自以下列表中的一个或多个特征：
-基部和帽盖是一体式部件；
-导电聚合物为导电弹性体；
-导电弹性体的基质选自以下：
ο天然橡胶，
ο热塑性聚氨酯(TPU)，
ο热塑性弹性体(TPE)，
ο有机硅，特别是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，
ο三元乙丙橡胶，和
ο丁苯橡胶(SBR)；
-导电颗粒的材料选自以下：
ο碳；
ο聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)；
ο银；
ο金属；
ο炭黑；
ο石墨；
ο石墨烯；
ο碳纳米颗粒；
ο聚乙炔(PA)；
ο聚苯胺(PANI)；
ο聚吡咯(PPY)；
ο聚(3,4-乙撑二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)，
ο银、金、铜、镍的纳米颗粒，以及
ο上述任何一种合金；
-帽盖分成几个部分，在各部分之间存在一个或多个间隙以增加帽盖的弹性；
-母扣连接器包括用于与公扣连接器相互作用的外侧，以及与外侧相对的内侧；
-插座包括针对帽盖在外侧上设置的修整的(例如斜切的)进入表面；
-插座包括连接到进入表面的颈缩部；
-插座包括开口；
-插座开口的最窄部分由颈缩部限定；
-插座包括在围绕开口的位于内侧或外侧或两者上的边缘；
-母卡扣连接器包括在边缘和周围基部之间的外围凹槽，用于增加插座的柔韧性；
-壳体包括两个配合操作的壳体部分；
-遥测装置包括机电接口，该机电接口包括一个或多个所述母卡扣连接器和包含一个或多个所述母卡扣连接器的密封件；
-密封件将壳体部件相互密封；
-密封件构造为在壳体的壳体部分之间产生水密密封；
-主体、母扣连接器和电极的接合包括浇注、超声波焊接、热镦、高频焊接、导电粘合剂粘合或热粘合，以及
-基部和帽盖由导电聚合物材料制成。
通过本发明获得了相当大的好处。由于母卡扣连接器由导电聚合物或包括导电聚合物的基材制成，卡扣连接器之间的导电通路中的不连续点较少，从而使电连接非常牢固。另一方面，导电聚合物的弹性也提供了可靠的机械连接。
与某些实施例相关联的进一步的好处将在下文中体现。
附图说明
在下文中，参照附图来对一些示例性的实施例进行更具体的说明，在图中：
图1示出了根据本发明的至少一些实施例的电极单元的顶部透视图；
图2是图1所示电极单元的俯视图。
图3是图1所示电极单元的仰视图。
图4示出了沿图3中线A-A的电极单元的剖视图；
图5示出了图4中的区域B的详细视图，其中配合操作的公卡扣连接器处于接近状态；
图6示出了处于相互连接状态的公、母卡扣连接器；
图7示出了根据本发明的至少一些实施例的遥测装置的透视图；
图8示出了图7所示遥测装置的分解透视图；
图9示出了处于装配构造下的图7所示遥测装置的剖视图。
具体实施方式
图1至图3示出了根据本发明的一个实施例的电极单元100的总体概况。电极单元100具有三个主要部分：母卡扣连接器120、电极130，以及将母卡扣连接器120和电极130连接成电极单元100的主体110。电极单元100是一个细长件，具有用于容纳母卡扣连接器120的卡扣端部111，以及用于容纳电极130的相对的电极端部112。作为替代，主体110可延伸超过母卡扣连接器120和电极130，由此，主体110不需要终止于所述端部111、112处。
电极单元100用于放置成与使用者的皮肤接触。特别是，电极单元100可集成到可穿戴装置中，例如心率监测带或一件运动服装，其穿戴在使用者的躯干周围，以便将电极130放置在合适的位置以检测来自使用者的解剖结构的心率信号。为此，电极单元100具有面向使用者的内侧114和背离使用者的外侧113。因此，电极130设置在主体110的内侧114上。
母卡扣连接器120定位成与遥测装置形成接口，该遥测装置将附接到主体110的外侧113上。在一个典型的应用中，心率监测带的电极识别由心脏引起的心电图脉冲，然后该可拆卸的遥测装置使用无线磁近场通信或无线电信号来将表示使用者心跳的数据传输到带有显示器的远程接收器。在许多情况下，远程接收器以手表、腕上电脑或使用者携带的其他类似显示器的形式来提供，通常设在使用者的手腕上。
首先来看电极130。电极130旨在构造成检测由使用者产生的生物信号，例如心电图、肌电图、脑电图、眼电图、生物阻抗(BIO-Z)或皮肤电活动(EDA)信号，并转换这些信号以输出到通过母扣连接器120连接到电极130上的遥测装置。有几种合适的结构用于建立这种生物信号。
根据一个实施例，电极130设置有一块导电弹性体。这种弹性体的例子包括热塑性聚氨酯，以及与导电材料如碳复合的热塑性弹性体。这种导电弹性体复合材料是已知的和可得到的，通常包括在挤出或其他增材制造阶段之前与碳聚集体混合的聚合物基体，特别是热塑性弹性体。替代性的掺杂材料包括聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)、银、金属、炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米颗粒、聚乙炔(PA)、聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPY)、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)、金属(例如银、金、铜、镍)及其纳米颗粒，以及金属合金。替代性的基体材料包括导电聚合物纳米复合材料(CPN)、天然橡胶、热塑性聚氨酯(TPU)、有机硅(特别是聚二甲基硅氧烷(PDMS))、EPDM橡胶和丁苯橡胶(SBR)。由于电极由具有导电特性的单一材料或复合材料制成，电极130可被构造为电极单元100的非常耐用和可靠的部件，在电极130和遥测装置之间只有很少或没有不连续点。
根据另一个实施例，电极130由非导电基板和由该基板承载的导电层组装而成。基板优选地是柔性的，以顺应使用者的解剖结构的形状。合适的基板材料包括传统的热塑性聚氨酯薄膜，硅树脂，EPDM，针织、机织或非织造的织物，或上述材料的任意组合。可通过印刷、层压或其他沉积方法来提供导电层。例如，导电层可通过可商购的导电油墨来印刷。
主体110附接到电极130上，或优选地形成为电极130的一个整体部分。根据一个实施例，主体110被注射成型为底架，其包括用于接收母卡扣连接器120和电极130的开口。根据另一个实施例，主体110与电极130一起在一个增材制造阶段中同时生产。该增材制造阶段可使用一种材料用于电极130而使用另一种材料用于主体110，或者它们可由相同的材料制成。根据又一实施例，主体110例如通过从薄膜或织物片材中模切制成。主体110的材料优选地选自柔软且柔顺的材料，以确保为使用者提供舒适的使用体验。合适的材料包括传统的热塑性聚氨酯薄膜，硅树脂，EPDM，针织、机织或非织造的织物，或上述材料的任意组合。主体110可结合到电绝缘的接收结构中，例如织物或任何可预见的用于生产服装、可穿戴物品等的材料。一个实际应用是将主体110编织、粘合或以其他方式附接到运动文胸上，其中运动文胸的织物覆盖电极单元100的主体110。
来看母卡扣连接器120，其大体显示在图1至图4中，并详细显示在图5和图6的放大剖视图中。卡扣连接器120从主体110中向外侧113突出。作为替代，这种取向也可以反过来，其中母卡扣连接器将从主体向内侧突出(图中未示出)。母卡扣连接器120在电极单元100中形成了大体圆柱形的接纳凹槽，用于相配接的遥测装置的公卡扣连接器的相应凸柱。大体圆柱形的形状是仅出于示例性说明的目的而示出的，应当理解，这一大体上的外观可以变化。例如，母卡扣连接器可呈现出大致棱柱形、截头锥形、椭圆形，或任何可预见的形状。
如图1至3所示，母卡扣连接器120具有从主体110中突出并包括用于凸柱的插座122的帽盖121。母卡扣连接器120构造为柔性构件，以便在凸柱插入母卡扣连接器120中或从中移除时其能够在互补形状的凸柱在插座122内通过的期间弹性变形。一方面，通过由弹性体构造母卡扣连接器120来实现弹性。另一方面，通过在母卡扣连接器120的形状中形成修整部来增加弹性。例如，如图2所示，帽盖121可分成若干部分，例如扇形部分，在这些部分之间形成有间隙123，以用于增加帽盖121的弹性。图示的实施例包括将帽盖121四分的四个径向间隙123。间隙123的数量、位置、尺寸和/或形状可以变化。例如，可以预见具有一个、两个、三个或多于四个间隙的变体。因此，可以预见具有两个、三个或四个以上部分(如扇形部分)的帽盖。间隙123的目的是在对应的公扣连接器的插入和移除期间促进插座122的弹性打开。这又将保护母卡扣连接器120免受持续的损坏。另一方面，作为优化材料的附加或替代，这种机械式的修整将能够调整操作连接器所需的力。同样应当理解的是，帽盖121可具有与图中所示的大致圆柱形不同的形状。实际上，可以预见例如大体上棱柱形或截头锥形的形状。
母卡扣连接器120具有基部124，该基部124具有大体圆形的或以其他方式封闭的周边形状，母卡扣连接器120通过该基部124连接或集成到电极单元100的周边的主体110上。通过在单阶段的增材制造工艺(例如注射成型)中生产母卡扣连接器120和主体110，可将母扣连接器120集成到主体110中。注射成型可针对单一的原材料进行，或作为双组分注射成型来进行。作为替代，母卡扣连接器120可被预制并放置在用于模制电极单元100的主体110的模具中。母卡扣连接器120本身优选地被注射成型。
图5示出了用于增加插座122相对于相关联的公卡扣连接器150的形状的顺应性的其它形状，该公卡扣连接器150在图5中显示为与母卡扣连接器120分离。插座122被设计为形成了与遥测装置的公卡扣连接器150的凸柱形状互补的形状，而且在遥测装置的连接和拆开的期间也保持该形状。在遥测装置的连接和拆开的期间，插座122构造为经历弹性变形，以便在凸柱在母卡扣连接器120的深度尺寸中插入和移除的期间顺应于互补形状的凸柱在插座122内的通过。
帽盖121通过限定了母卡扣连接器120的深度的连接部分而连接到基部123。帽盖121形成了插座122，其具有延伸穿过其中的开口126。帽盖121通过包围着插座122的修整形状从外侧113过渡到内侧114。从外侧看，首先是修整的进入表面129a。如图所示，进入表面129a相对于周围的帽盖121呈斜切、倒圆或以其他方式的修整形状，以将凸柱引导到插座122中。进入表面129a终止于限定了插座122的最窄部分并因此限定了开口126的直径的颈缩部128。颈缩部128用于与凸柱的侧部接合。由电极130检测到的信号通过颈缩部128和凸柱之间的接口而传送到遥测装置。为了便于凸柱的顺畅移动，颈缩部128优选是圆形的。开口126由内侧114上的边缘127所围绕。颈缩部128通过另一个过渡表面，即后表面129b连接到边缘127。后表面129b也优选地相对于边缘127具有修整的形状，例如为斜切的。
在母卡扣连接器120中设置有外围凹槽125。凹槽125例如可设置在边缘127和基部124之间，以进一步增加母卡扣连接器120的弹性。外围凹槽125可设置在母扣连接器120的任一侧，或设置在两侧。作为替代或附加，凹槽可设置在帽盖121中。外围凹槽125的尺寸和/或形状可以变化。例如，可以预见在每一侧具有一个以上凹槽的变体。外围凹槽125的目的是在对应的公扣连接器的插入和移除的过程中便于插座122的弹性打开。这又将保护母卡扣连接器免受持续性的损坏。另一方面，作为优化材料的附加或替代，这种机械式的修整将能够调整操作连接器所需的力。特别有益的是，一个或多个外围凹槽125结合到一个或多个径向间隙123中，以优化母卡扣连接器120的弹性。
图6示出了插入到母卡扣连接器120的接纳插座122中的示例性的公卡扣连接器150。公卡扣连接器150被示为从外侧113接近母卡扣连接器120。然而，公卡扣连接器150可替代性地从相对侧，即从内侧114插入。换言之，卡扣配合的连接器120、150具有双面作用。公卡扣连接器150由导电材料制成，例如钢或其他金属。例如，凸柱可通过将金属板成形为所需的形状来构造，或由一块原材料加工而成。因此，公卡扣连接器150优选地在使用期间保持其形状。公卡扣连接器150具有大致平坦的环形凸缘151，以及从凸缘151中延伸出来的凸柱。凸柱由终止于底部153的大致圆柱形的侧部152形成。为了便于在母卡扣连接器120中顺利地插入和从中拔出，凸缘151、侧部152和底部153通过圆形过渡部154、155而彼此连接，从而使凸柱153-155具有圆形的总体外观。更具体地，与侧部152的最大直径相比，侧部152和凸缘151之间的过渡部155减小了凸柱的轮廓的直径，由此形成了一种逆流式的形状。这种逆流式的形状部分地防止了凸柱滑出母卡扣连接器120的插座122。
当母卡扣连接器120和公卡扣连接器150彼此连接时，母卡扣连接器120的颈缩部128会挤压公卡扣连接器150的侧部153。母卡扣连接器120的基材的弹性和插座122的尺寸(其在静止状态下小于凸柱的尺寸)可保证凸柱被保持就位。插座122可由保护材料覆盖，特别是电绝缘材料，例如织物。实际上，可以覆盖电极主体的一侧或两侧。当盖住插座122或开口126时，视插入方向而定，优选地为凸柱的底部153提供一个自由空间，以防止封盖对底部153施加力而使凸柱弹出。例如，在图6的情况下，底部153将被覆盖住，即不可见。保护材料将防止凸柱与使用者的皮肤接触，以保持电极信号的完整性。也可以覆盖凸缘151和母卡扣连接器120之间的空间。
母卡扣连接器120在电极130和母卡扣连接器120之间具有导电通路140，用于将电极检测到的生物信号通过颈缩部128和凸柱153-155之间的接口传输到遥测装置。导电通路140在图4中示出，并可通过几种不同的方法来提供。根据一个实施例，主体110由导电弹性体制成，并在单阶段制造方法的期间通过在单个模具中生产三个主要部件110、120、130或通过在主体110的模制期间将三个主要部件110、120、130中的一个或多个插入到模具中来连接到导电的母卡扣连接器120和电极130上。根据另一个实施例，主体110具有层叠有导电层(例如印刷在主体110的任一侧或两侧上的导电油墨层)的非导电的基材。主体110的导电层或导电主体110本身可例如通过超声焊接、热镦、高频焊接、用导电粘合剂的粘合或热粘合来与导电的母卡扣连接器120和电极130相结合。不管以何种方法为主体110提供导电特性，优选地，主体110以不可拆卸的方式结合到母卡扣连接器120和电极130，由此，它不能从母卡扣连接器120或电极130上分离而不破坏结构。因此，导电通路140永久地形成在母卡扣连接器120和电极130之间，而不会影响不连续点。
电极单元100的使用是直截了当的。以心率监测带为示例性应用。示例性的心率监测带具有两个这样的电极组件100，它们例如通过缝合或胶合而集成到诸如弹性织物的柔性基材上。电极组件100相对于彼此相邻地定位，以便正确地定位电极而检测来自使用者的解剖结构的相关生物信号，并将母卡扣连接器120彼此定位在正确的距离处，以对应于遥测装置的公卡扣连接器上的相应凸柱彼此之间的距离。在佩戴心率监测带或其他宿主可穿戴装置或服装之前或之后，遥测装置连接到宿主可穿戴装置或服装上。通过将公卡扣连接器插入接收用的母卡扣连接器120的插槽122中，可同时形成物理连接和电连接。通过插槽122的弹性体的弹性和可选地通过母卡扣连接器120上的弹性诱导性的修整结构，可以促进插入。通过将公卡扣连接器连接到母卡扣连接器120上，在遥测装置和电极130之间形成了导电通路140。公卡扣连接器和母卡扣连接器120的相互互补形状之间的紧密配合和强制接合可确保遥测装置和宿主可穿戴装置或服装之间的可靠的机械连接。
遥测装置与宿主可穿戴装置或服装的脱离同样简单。通过简单地将遥测装置从宿主可穿戴装置或衣服中拉出，就可断开电连接和机械连接，由此，母扣连接器120的弹性有利于插座122的屈服，以便从相应的母卡扣连接器120中释放公卡扣连接器。一旦公卡扣连接器与颈缩部128分离，遥测装置和电极130之间的电连接就断开。
图7至图9示出了结合到遥测装置1000中的上述母卡扣连接器120，该遥测装置1000例如可以是遥测发射器、接收器或收发器。这种遥测装置1000的一个实际应用可以是连接到配备有公卡扣连接器(图中未示出)的标准电极上的电子模块。电子模块可包括用于发送或接收或同时发送和接收与被测量的生物信号相关的信号的电路。作为附加或替代，遥测装置1000可包括处理核心，用于处理通过由母卡扣连接器120提供的机电接口而从电极中接收到的生物信号。在下文中，上述母卡扣连接器的特征适用于下文中提到的母卡扣连接器，但在相应的附图标记前增加“1”。
图7示出了处于装配形式的示例性的遥测装置1000。该遥测装置1000可分为四个主要部件：机电接口1100、壳体1200、电路板1300和固定器1400。壳体1200可包括外盖，但为清楚起见在图7至图9中已省略。
图8以分解视图示出了遥测装置1000。壳体1200包括封盖1201，其设计成呈现出具有圆角的大致四边形的平坦形状。自然，同样可以预见其他形状，如圆形、椭圆形、六边形和其他形状。封盖1201被从封盖1201中突出来的升高的边缘1202所围绕。边缘1202的表面设置有沟槽1203，其用于接收密封件1160。正如后面将要介绍的那样，密封件1160已结合到机电接口1100中。封盖1201和从中高出来的边缘1202限定了用于接收遥测装置1000的内部构件的内部空间。壳体还包括从边缘1202突出到内部空间中的两个凸耳1205。凸耳1205的目的是为固定器1400提供安装点。根据图示的实施例，固定器1400是具有头部1402和螺纹轴1401的螺钉。因此，凸耳1205包括孔1206，其优选地为螺纹孔，用于在其中接收固定器1400的螺纹轴1401。图中省略的外盖可以是如图所示的类似的壳体件，但配备有用于接收固定器1400的通孔。外盖可包括类似的带凹槽的边缘，以密封机电接口1100。壳体1200还包括形成于边缘1202中的开口1204，用于允许母卡扣连接器1120从壳体1200中伸出来。
图8和图9详细示出了示例性的机电接口1100的构造。一般而言，机电接口1110包括两个主要部件：用于连接外部装置(例如具有图中未示出的公卡扣连接器的电极)的母卡扣连接器1120，以及用于连接壳体1200的相关联的密封件1160。然而，机电接口可包括多于一个母卡扣连接器1120。如图7至图9所示，可以有两个母卡扣连接器1120共享密封件1160。多于两个母卡扣连接器1120也是可预见的。
首先来研究母卡扣连接器1120。关于插座1122、外围的基部1124以及导电通路1140而言，母卡扣连接器1120与图1至图6中公开的类似。与结合电极实施例所公开的母卡扣连接器1120相比，母卡扣连接器1120没有电极，并具有从插座1122中延伸出来并终止于凸耳1170处的改进的主体。与壳体1200中的类似，母卡扣连接器1120的凸耳1170包括孔1171，当组装遥测装置1000时，该孔1171与壳体1200的凸耳1205上的孔1206对齐。密封件1160设计成与壳体1200上的沟槽1203的形状和尺寸相对应，以保护遥测装置1000的内部空间免受环境影响。密封件1160优选地由用于密封电气装置的顺应性材料构成。合适的材料包括天然橡胶、热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性弹性体(TPE)、硅树脂(特别是聚二甲基硅氧烷(PDMS))、EPDM橡胶和丁苯橡胶(SBR)。密封件1160为壳体提供了水密密封，即壳体的部件(底部和外盖)之间的水密密封。水密性对于遥测装置1000的预期目的特别有用，即，可能发生在户外或甚至在水下的消费者使用，例如潜水时。
机电接口1100可通过重叠模制来制造，即在用于生产机电接口1100的模具中使用单独的注塑成型或以其他方式生产母卡扣连接器1120。在注塑成型期间，密封件1160的顺应性材料封装了母卡扣连接器1120。替代性的制造方法包括胶合、层压、超声波焊接、热镦、高频焊接和热粘合。有利的是，密封件1160从两侧围绕着母卡扣连接器1120的主体1110，以保证壳体部件的适当密封。当机电接口1100安装到壳体1200中时，母卡扣连接器1120通过形成在边缘1202上的开口1204而从密封件1160和壳体1200中延伸出来。因此，机电接口1100将壳体1200内部的电路板1300连接到壳体1200之外的外部装置。
图8中示出的电路板1300位于机电接口1100上的与壳体1200相对的一侧。换言之，电路板1300面向外盖。自然，可通过将电路板1300置于机电接口1100和壳体1200之间来颠倒组装顺序。可以看到，电路板1300具有带有表面安装元件1303的常规基板1301。在基板1301上设有与壳体1200的凸耳1205上的孔1206对齐的孔1302，以用于接收固定器1400。电路板1300还具有设置在电路板的一侧或两侧并围绕孔1206的导电构件，用于建立与母卡扣连接器1120的电连接。
图9示出了遥测装置1000的构造的优点。母卡扣连接器1120的导电性和弹性特性意味着公卡扣连接器可以物理和电气的方式连接到电路板1301，通过一个部件形成两种种接方式。电路板1301与公卡扣连接器之间的物理连接是通过插座1122、主体1110和固定件1400建立的。电路板1301与公卡扣连接器之间的电连接是通过颈缩部1128、导电主体1110所提供的导电通路1140以及电路板1300上的导电构件来建立的，并且可选地由导电固定器1400(即其头部1402)来辅助。
通过图7至图9所示的遥测装置1000也可以变化。例如，壳体1200可通过壳体部件彼此之间的超声波焊接来封闭。或者，壳体部件可以彼此胶合。可以从结构中省略外盖，使得电路板1300暴露出来或位于机电接口1100和壳体1200之间。或者，至少一个母卡扣连接器1120可结合于外盖或壳体中。例如，可通过重叠模制来构建这种结合。母卡扣连接器可从壳体中突出来，或设置在壳体的一侧。母卡扣连接器的帽盖可从母卡扣连接器中突出来，或者可嵌入到宿主结构中，例如壳体或帽盖中。遥测装置1000可包括附加结构，例如薄膜、织物等，用于使遥测装置1000更加隐蔽或集成到宿主装置(例如可穿戴物品或服装)中。
最后，一些实施例的附加的明确公开特征如下所列出。
第1项：一种母卡扣连接器，包括基部、与基部相对用于形成母扣连接器的深度的帽盖，以及形成在帽盖中用于接收配合操作的公卡扣连接器的凸柱的插座，该插座构造成经受弹性变形，以便在母扣连接器的深度尺寸中插入和移除凸柱的期间顺应于凸柱的互补形状在插座内的通过，其中，母卡扣连接器的基材是导电聚合物或包括导电聚合物。
第2项：根据第1项所述的母卡扣连接器，其中，基部和帽盖形成为一个整体件。
第3项：根据第1项或第2项所述的母卡扣连接器，其中，导电聚合物是导电弹性体。
第4项：根据以上任一项所述的母卡扣连接器，其中，导电弹性体的基体选自包括以下各项的组：
天然橡胶，
热塑性聚氨酯(TPU)，
热塑性弹性体(TPE)，
有机硅，特别是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，
三元乙丙橡胶，和
丁苯橡胶(SBR)。
第5项：根据以上任一项所述的母卡扣连接器，其中，导电颗粒的材料选自包括以下各项的组：
碳；
聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)；
银；
金属；
炭黑；
石墨；
石墨烯；
碳纳米颗粒；
聚乙炔(PA)；
聚苯胺(PANI)；
聚吡咯(PPY)；
聚(3,4-乙撑二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)；
银、金、铜、镍的纳米颗粒；和
任何上述合金。
第6项：根据以上任一项所述的母卡扣连接器，其中，帽盖通过彼此之间的一个或多个间隙分成若干个部分，以增加帽盖的弹性。
第7项：根据以上任一项所述的母卡扣连接器，其中，母卡扣连接器包括用于与公卡扣连接器相互作用的外侧，以及与外侧相对的内侧，并且插座包括在外侧上针对帽盖设置的修整的(例如斜切的)进入表面、连接到进入表面的颈缩部，以及最窄部分由颈缩部限定的开口。
第8项：根据第7项所述的母卡扣连接器，其中，插座包括设置在内侧上且围绕着开口的边缘，母卡扣连接器包括位于边缘和周边的基部之间的外围凹槽，用于增加插座的柔性。
第9项：一种电极单元，包括电极、母卡扣连接器、将电极机械连接到母止扣连接器的主体，以及形成于主体中用于将电极电连接到母卡扣连接器的导电通路，其中，母卡扣连接器是根据上述任一项所述的母卡扣连接器。
第10项：一种遥测装置，包括壳体和包含在壳体中的电路板，其中，根据第1到8项中任一项所述的母卡扣连接器机械连接和电连接到电路板，并且延伸穿过壳体。
第11项：根据第10项所述的遥测装置，其中，壳体包括两个配合操作的的壳体部分，遥测装置包括机电接口，其包括一个或多个母卡扣连接器，以及包含了一个或多个母卡扣连接器的密封件，其中，密封件将壳体部件彼此密封。
第12项：根据第10或11项所述的遥测装置，其中，密封件构造成在壳体的壳体部分之间产生防水密封。
第13项：一种可穿戴装置，包括构造成由使用者穿着的宿主服装、结合在宿主服装中的根据第9项所述的第一电极单元，以及结合在宿主服装中的根据第9项所述的第二电极单元，第二电极单元定位成使得母卡扣连接器设置为彼此相邻，以便接收相关联的遥测装置的配合操作的公卡扣连接器。
第14项：根据第13项所述的可穿戴装置，其中，可穿戴装置包括遥测装置，其包括通过第一和第二电极单元的母卡扣连接器连接到宿主服装的配合操作的公卡扣连接器。
第15项：一种制造根据第1至8项中任一项所述的母卡扣连接器的方法，其中，利用增材制造方法将基部和帽盖制成一体式部件。
第16项：一种制造根据第9项所述的电极单元的制造方法，包括提供电极和主体，用第14项所述的方法制造母卡扣连接器，通过将主体、母卡扣连接器和电极接合为一个整体部件来在母扣连接器和电极之间提供导电通路，其中，导电通路至少部分地通过使主体包括将母卡扣连接器连接到电极的导电基部或者使主体包括将母卡扣连接器连接到电极的导电层来形成。
第17项：根据第16项所述的方法，其中，接合包括通过浇铸、超声波焊接、热镦、高频焊接、用导电粘合剂的粘合或热粘合来使母扣连接器和电极作为一个整体部件。
应当理解的是，本发明所记载的实施例不限于本文所述的特定结构、工艺步骤或材料，而是可以扩展至相关领域的普通技术人员可以认识到的等效物。还应当理解的是，本文所使用的用语仅用于描述特定实施例，而不欲进行限制。
在整个说明书中，“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性可包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书的各处出现的用语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定都指代相同的实施例。
在本文中，为了方便起见，可以在共同的列表中呈现多个项目、结构元件，组成要素和/或材料。但是，这些列表应被解释为列表中的每个成分均独立地识别为单独且唯一的成分。因此，在没有相反说明的情况下，这种列表中的每个成分均不应仅基于它们出现在共同组中而被解释为相同列表中的任何其他成分的实际等同物。另外，本发明的各种实施例和示例在这里也可涉及其中各种部件的替代物。应当理解的是，这样的实施例、示例和替代物不应被理解为彼此的实际等同物，而是应被认为是本发明的独立和自主的表现。
此外，在一个或多个实施例中，所描述的特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。在本文描述中，提供了许多具体细节，例如长度、宽度、形状等的示例，以便于对本发明的实施例进行充分理解。然而，相关领域的技术人员应当理解，本发明可以在没有一个或多个特定细节的情况下，或者在利用其他方法、部件、材料等的情况下进行实施。另外，为了避免本发明的各方面不清楚，未对公知的结构、材料或操作进行详细的显示或描述。
尽管前述实施例在一个或多个特定应用中说明了本发明的原理，但是对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，可以在不付出创造性劳动的情况下，不背离本发明的原理和概念地对方案的形式、使用和细节进行各种修改。因此，本发明不欲受到除了随附的权利要求书之外的限制。
动词“包括”和“包含”在本文中用作开放式限定，既不排除也不要求存在未提出的特征。除非另有明确说明，否则从属权利要求中所记载的特征可以相互自由组合。此外，应当理解的是，在本文中使用“一个”或“一种”(即，单数形式)并不排除复数形式。
附图标记列表
Figure BDA0003425823980000161
Figure BDA0003425823980000171

Claims (14)

1.一种母卡扣连接器(120)，包括：
基部(124)；
与所述基部(124)相对的帽盖(121)，用于形成所述母扣连接器(120)的深度，以及
形成在所述帽盖(121)中的插座(122)，用于接收配合操作的公卡扣连接器的凸柱，所述插座(122)构造成经受弹性变形，以便在所述母扣连接器(120)的深度尺寸中插入和移除所述凸柱的期间顺应于所述凸柱的互补形状在所述插座(122)内的通过，
用于与所述公卡扣连接器相互作用的外侧(113)，以及
与所述外侧(113)相对的内侧(114)，
其中，所述母卡扣连接器(120)的基材是导电弹性体或包括导电弹性体，
其特征在于：
所述插座(122)包括：
在所述外侧(113)上针对所述帽盖(121)设置的修整的进入表面(129)，例如斜切的进入表面，
连接到所述进入表面(129)的颈缩部(128)，
开口(126)，其最窄部分由所述颈缩部(128)限定，和
设置在所述内侧(114)上且围绕着所述开口(126)的边缘(127)，以及
所述母卡扣连接器(120)包括位于所述边缘(127)和周边的基部(124)之间的外围凹槽(125)，用于增加所述插座(122)的柔性。
2.根据权利要求1所述的母卡扣连接器(120)，其特征在于，所述基部(124)和所述帽盖(121)形成为一个整体件。
3.根据上述权利要求中任一项所述的母卡扣连接器(120)，其特征在于，所述导电弹性体的基体选自包括以下各项的组：
天然橡胶，
热塑性聚氨酯(TPU)，
热塑性弹性体(TPE)，
有机硅，特别是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，
三元乙丙橡胶，和
丁苯橡胶(SBR)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的母卡扣连接器(120)，其特征在于，所述基材包括导电颗粒，其中所述导电颗粒的材料选自包括以下各项的组：
碳；
聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)；
银；
金属；
炭黑；
石墨；
石墨烯；
碳纳米颗粒；
聚乙炔(PA)；
聚苯胺(PANI)；
聚吡咯(PPY)；
聚(3,4-乙撑二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)，银、金、铜、镍的纳米颗粒；和
任何上述合金。
5.根据上述权利要求中任一项所述的母卡扣连接器(120)，其特征在于，所述帽盖(121)通过彼此之间的一个或多个间隙(123)分成若干个部分，以增加所述帽盖的弹性(121)。
6.一种电极单元(100)，包括：
电极(130)；
母卡扣连接器(120)；
将所述电极(130)机械连接到所述母止扣连接器(120)的主体(110)，以及
形成于所述主体(110)中的导电通路(140)，用于将所述电极(130)电连接到所述母卡扣连接器(120)，
其特征在于，所述母卡扣连接器(120)是根据上述权利要求中任一项所述的母卡扣连接器。
7.一种遥测装置(1000)，包括：
壳体(1200)，和
包含在所述壳体(1200)中的电路板(1300)，
其特征在于，根据权利要求1至6中任一项所述的母卡扣连接器(1120)机械连接和电连接到所述电路板(1300)，并且延伸穿过所述壳体(1200)。
8.根据权利要求7所述的遥测装置(1000)，其特征在于，
所述壳体(1200)包括两个配合操作的的壳体部分，以及
所述遥测装置(1000)包括机电接口(1100)，所述机电接口包括一个或多个所述母卡扣连接器(1120)，以及包含了所述一个或多个母卡扣连接器(1120)的密封件(1160)，其中，所述密封件(1160)将所述壳体部件彼此密封。
9.根据权利要求7或8所述的遥测装置(1000)，其特征在于，所述密封件(1160)构造成在所述壳体(1200)的壳体部分之间产生防水密封。
10.一种可穿戴装置，包括：
构造成由使用者穿着的宿主服装；
结合在所述宿主服装中的第一电极单元(100)，所述第一电极单元(100)是根据权利要求7所述的电极单元，以及
结合在所述宿主服装中的第二电极单元(100)，所述第二电极单元(100)是根据权利要求7所述的电极单元，并且定位成使得所述母卡扣连接器(120)设置为彼此相邻，以便接收相关联的遥测装置的配合操作的公卡扣连接器。
11.根据权利要求10所述的可穿戴装置，其特征在于，所述可穿戴装置包括遥测装置，所述遥测装置包括通过所述第一电极单元和第二电极单元的母卡扣连接器连接到所述宿主服装的配合操作的公卡扣连接器。
12.一种制造根据权利要求1至5中任一项所述的母卡扣连接器(120)的方法，其特征在于，利用增材制造方法将所述基部(124)和所述帽盖(121)制成一体式部件。
13.一种制造根据权利要求6所述的电极单元(100)的制造方法，其特征在于：
提供电极(130)和主体(110)；
用根据权利要求12所述的方法制造母卡扣连接器(120)，
通过将主体(110)、母卡扣连接器(120)和电极(130)接合为一个整体部件，在所述母扣连接器(120)和电极(130)之间提供导电通路(140)，其中，所述导电通路(140)至少部分地通过下述形成：
所述主体(110)包括将所述母卡扣连接器(120)连接到所述电极(130)的导电基材，或者
所述主体(110)包括将所述母卡扣连接器(120)连接到电极(130)的导电层。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述接合包括通过浇铸、超声波焊接、热镦、高频焊接、用导电粘合剂的粘合或热粘合来使所述母扣连接器(120)和所述电极(130)作为一个整体部件。
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