具有柔性電路和矽樹脂彈簧的電池適配器的製作方法與工藝

2023-11-07 01:59:58

本申請大體涉及電池組。其特別適用於與用於病人佩戴設備的電池適配器結合，並將特別關於該電池適配器來描述本申請。然而，應當理解的是，其也可適用於其它使用場景，例如設備需要被清潔、消毒、生物或化學淨化的場景等，並且本申請不是必然受限於上述應用。

背景技術：
電池適配器是在一個或多個電池和其供電的電子設備之間的接口。為了實現與電池的良好電接觸，已知的電池適配器通常使用金屬彈簧觸點以與電池相接合。然後，使用金屬彈簧觸點具有許多問題，特別是針對醫療應用。金屬彈簧觸點體積龐大，並為適配器增加了不必要的代價。更多地，金屬彈簧觸點的暴露區域是不必要的巨大，這增加了人從相關電池容納電擊的可能性。除了疼痛，這可能對於被附著到敏感電子部件(例如是病人監測器、呼吸機等等)的病人和/或具有醫學植入體(諸如起搏器)的個人來說是危險的。此外，在金屬彈簧觸點的情況下清洗電池適配器是困難的。汙染將變得被俘獲(entrapped)並且難以接近以進行清洗。儘管對於大多數應用這可能不是問題，但是對於需要無菌環境的諸如醫院之類的醫療機構，這是不可接受的。細菌將變得積聚在彈簧觸點等下面的裂隙中。而且，消毒劑通常是強力化學製品，例如強氧化劑，其將腐蝕暴露的金屬。

技術實現要素：
本申請提供一種新的和改進的系統以及方法，其克服上面提到的問題和其它問題。根據一個方面，提供一種電池適配器。該電池適配器包括限定了用於一個或多個電池的容納區域的彈性託盤，並且包括被配置為被該電池壓縮的由彈性材料製成的一個或多個彈性側壁。該電池適配器進一步包括柔性電路，該柔性電路越過彈性側壁被纏繞在彈性託盤的外部的至少一部分的周圍。該柔性電路包括被布置在彈性託盤的該外部上以向關聯裝置輸送電力的第一集合的一個或多個觸點，以及與該第一集合的觸點電耦合的第二集合的一個或多個觸點。該第二集合的觸點被布置在電池容納區域中的彈性側壁的內部。根據另一方面，提供一種製造電池適配器的方法。形成柔性電路，該柔性電路包括第一集合的一個或多個觸點以及與第一集合的觸點電耦合的第二集合的一個或多個觸點。形成彈性託盤，該彈性託盤包括彈性材料，該彈性材料限定用於一個或多個電池的容納區域。當電池被插入該容納區域時，該彈性材料是可壓縮的。將柔性電路纏繞在彈性託盤的外部的至少一部分的周圍以使柔性電路進入電池容納區域的一部分中，使得第二集合的觸點被布置在電池容納區域中，並且第一集合的觸點被布置在彈性託盤的外部。根據另一方面，提供一種容納裝置。該容納裝置包括用於容納電池適配器的容納區域。電池適配器包括彈性託盤，該彈性託盤限定了用於一個或多個電池的容納區域，並包括由彈性材料製成的一個或多個彈性側壁，該彈性側壁被配置為被電池壓縮。該電池適配器還包括柔性電路，該柔性電路越過彈性側壁被纏繞在彈性託盤外部的至少一部分的周圍。柔性電路包括設置在彈性託盤的外部上以向容納裝置輸送電力的第一集合的一個或多個觸點，以及與第一集合的觸點電耦合的第二集合的一個或多個觸點。該第二集合的觸點被布置在電池容納區域中的彈性側壁的內部。一個優勢在於低剖面(lowprofile)和節省空間的連接方法。另一個優勢在於使用具有出眾耐化學性的材料。另一個優勢在於減少可能俘獲細菌和化學殘留的區域。另一個優勢在於易清洗的能力。另一個優勢在於觸點的減小的表面積。在閱讀和理解下面的詳細說明之後，本領域技術人員將認識到本發明的另外的優勢。附圖說明本發明可以採用各種各樣的部件以及部件的布置的形式，以及各種各樣的步驟和步驟的布置的形式。附圖僅僅用於說明優選的實施例的目的，並不被解釋為限制本發明。圖1是根據本公開的方面的具有電池的電池適配器的第一側面的透視圖。圖2是根據本公開的方面的具有電池的電池適配器的第二側面/底部的透視圖。圖3是根據本公開的方面的彈性託盤的透視圖。圖4是根據本公開的方面的剛性託盤的透視圖圖5是根據本公開的方面的不具有電池的電池適配器的透視圖。圖6是根據本公開的方面的容納電池適配器的容納裝置的一部分的透視圖。圖7是根據本公開的方面的具有電池適配器和電池的容納裝置的一部分的透視圖。圖8是根據本公開的方面的製造電池適配器的方法的框圖。具體實施方式參見圖1和圖2，示出根據本公開的方面的電池適配器100的實施例。圖1示出電池適配器100的第一側面的透視圖，圖2示出電池適配器100的與第一側面相對的第二側面的透視圖。電池適配器的彈性託盤102限定了用於容納一個或多個電池106的容納區域104，該電池106例如是AA電池和/或可充電電池。為了與電池106的端子接觸，彈性託盤102適當地包括一個或多個彈性矽側壁108。如圖所示，電池106在例如矽或其它彈性聚合物的彈性側壁108之間縱向延伸。彈性側壁108建立了被設計為建立在電池106上的持續壓縮的過盈配合。如圖3所示，在某些實施例中，彈性託盤102包括一個或多個間隔物110以隔開電池106。此外或者可替代地，在某些實施例中，彈性託盤102包括另一個部件112，以便於電池適配器100在容納裝置150(在圖6和圖7中所示)中的對準，和/或允許電池適配器100被固定到電池適配器100。這些部件112包括，但並不局限於，凹槽和/或井114、116、突出物和/或棘爪118、耳片120等等中的一個或多個。如圖所示，在彈性託盤102的外部上的相對的凹槽和/或井114(僅僅其中之一是可見的)允許電池適配器100被彈性地固定於容納裝置150。此外，如圖所示，在與相對的凹槽和/或井114相同的平面上並且沿著法線被布置的凹槽和/或井116允許電池適配器100被固定於容納裝置150並便於其的對準，該法線平分在相對的凹槽和/或井114之間延伸的軸線。而且，沿著彈性託盤102的底部(如圖1和2中所取向的)的突出物和/或棘爪118便於電池適配器100的對準。更多地，在彈性託盤的外部上的相對耳片120允許電池適配器100在容納裝置150中對準。彈性託盤102由柔性的可壓縮的材料適當地形成，該材料例如是矽樹脂。矽樹脂因其抗壓縮和高耐化學性而是有優勢的。在某些實施例中，如圖4所示，剛性或硬的託盤122被作為骨架或支柱併入彈性託盤102。在某些實施例中，彈性託盤102被圍繞剛性託盤122包覆成型(overmold)，以形成具有更多剛性的完整的柔性託盤單元。剛性託盤122給予彈性託盤102某些應用可能所需的剛性，並適當地由耐化學熱塑材料形成。例如，剛性或硬的託盤122的耳片124將剛性增加到彈性託盤102的彈性矽樹脂側壁108。此外，由於彈性託盤102被圍繞剛性託盤122包覆成型，因此預期到的是，在某些實施例中，彈性託盤102的形狀完全或部分由剛性或硬的託盤122限定。例如，預期到的是，剛性託盤122包括一個或多個間隔物126，該間隔物126部分或完全限定彈性託盤102的間隔物110。作為另一個例子，預期到的是，剛性託盤122包括另一個部件128，該部件128部分或完全限定彈性託盤102的部件112。剛性託盤122的部件128包括，但不局限於，凹槽或井、突出物和/或棘爪130、耳片等等中的一個或多個。通過在彈性託盤的外部上延伸並延伸進入彈性託盤的內部(如圖5中所示)，電池適配器100的柔性電路132將電池106連接到容納裝置150。在某些實施例中，柔性電路132上的跡線串聯連接電池106。為了將電池106連接到容納裝置150，柔性電路132包括與該跡線相互電連接的多個觸點134。該多個觸點134被適當地布置在柔性電路132的共同一側。多個觸點134中與電池106連接的電池觸點136被適當地安置在電池適配器100內部的彈性矽樹脂側壁108上。彈性側壁108壓縮，以允許通過彈性側壁108的彈性將觸點136緊靠著電池106的端子壓縮。此外，在電池106被縱向安置在彈性側壁108之間的情況下(如圖所示)，電池觸點136被適當地配置成對，其中一對中的每個部件被相對地設置在彈性側壁108中的不同側壁上。多個觸點134中與容納裝置150連接的裝置觸點138被適當地安置在電池適配器100的外部上，並且適當地包括正觸點和負觸點。然而，在某些實施例中，多個觸點134中與容納裝置150連接的裝置觸點138包括多於兩個的觸點(例如5個觸點)用於電池106的可充電電池。在一個實施例中，柔性電路132包括具有彈性導電焊盤的柔性基底，該彈性導電焊盤限定了該多個觸點134。跡線穿過柔性電路132的內部和/或沿著柔性電路132的後表面延伸。在另一個實施例中，電接觸焊盤被電鍍在柔性電路132上或嵌入(snapinto)柔性電路132，從而形成該多個觸點134。在柔性電路132的後表面上或被施加於柔性電路132的後表面的粘結層將柔性電路132沿著彈性側壁108的外部，圍繞彈性側壁108的頂部邊緣，並且沿著彈性側壁108的內層，粘接到彈性託盤102和/或剛性託盤122的底座。選擇粘接劑以在柔性電路132和彈性託盤102和/或122之間提供液密密封，從而防止微生物進入彈性託盤102和/或剛性託盤122與柔性電路132之間。此外，將粘接劑選擇為是耐化學殺菌劑的。還預期到的是其它粘接技術，例如溶劑焊接、熱粘合等等。柔性電路132中的對準孔與柔性託盤102和/或剛性託盤122的對準突起(例如彈性託盤102的突出物和/或棘爪118)對準，從而準確地定位柔性電路132。參考圖6和圖7，提供容納裝置150的實施例。容納裝置150通常是一種被供給為容納電池適配器100的醫療裝置，例如是病人佩戴的監測器或其它醫療裝置。然而，預期到被供給為容納電池適配器100的其它裝置。圖6示出不具有電池適配器100的容納裝置150，圖7示出具有電池適配器100的容納裝置150。容納裝置150包括用於電池適配器100的容納區域。在某些實施例中，容納區域152包括便於電池適配器100在其中的對準和/或允許電池適配器100被固定於其中的一個或多個部件154。這些部件154包括，但不局限於，凹槽和/或井、突出物和/或棘爪158、160、切口162等等。如圖所示，相對的突出物和/或棘爪158與電池適配器100的凹槽和/或井114配合，以將電池適配器100固定在容納區域152中並且便於其對準。為了插入和/或釋放電池適配器100，電池適配器100的彈性矽樹脂側壁108彈性變形。此外，如圖所示，在與相對的棘爪158相同的平面上並沿著平分在相對的突出物和/或棘爪160之間延伸的軸線的法線設置的突出物和/或棘爪160將電池適配器100固定到容納區域152並便於其對準。突出物和/或棘爪160適當地限制電池適配器100以相對於上述平面的角度插入到容納區域152內。此外，相對的切口162便於電池適配器100的對準。如應當被認識到的，這些切口154與彈性託盤102的相對耳片120配合。被布置在容納區域152中，容納裝置150進一步包括多個觸點164，該多個觸點164用於當電池適配器100被插入容納區域152中時與電池適配器100的觸點138相接合。在某些實施例中，容納裝置150的多個觸點164包括至少三個觸點用於與配備有可充電電池的電池適配器100的實施例相接合。額外的觸點允許電池適配器100與容納裝置150通訊。預期到的是，這樣的通信被用於向容納裝置150提供關於電池106的充電狀態的反饋。參考圖8，示出根據本公開的方面的製造電池適配器100的方法800。下文描述的動作並非必須依賴彼此。此外，示出的動作的順序也不解釋為限制。不同的順序對於本領域技術人員來說是顯而易見的。使用已知的用於形成柔性電路的技術來形成802柔性電路132。例如，在某些實施例中，柔性電路132由多層形成。預期到的是，這些層包括一個或多個絕緣層和一個或多個導電層等等。在這樣的實施例中，蝕刻導電層以限定用於與容納裝置150和電池106相接合的跡線和觸點134。導電層適當地是金或銅等等。預期到的是，跡線相互連通(例如串聯地)多個觸點134中與電池106相連接的觸點136。此外，預期到的是，利用導電材料(例如金材料)來電鍍觸點134。適當地圍繞導電層來設置絕緣層並且如果合適的話在導電層之間設置絕緣層，使得僅僅暴露觸點134。絕緣層適當地由聚合物材料形成。為了將柔性電路132固定到彈性託盤102，適當地向柔性電路提供粘結層。該粘合幫助防止汙染物被捕獲在柔性電路132之下。向柔性電路132的非接觸側添加粘結層，並且，在某些實施例中，在粘結層上布置釋放襯墊，使得在到了將柔性電路132粘結到彈性託盤102的時候，將釋放襯墊剝離粘結層。預期到的是，粘接劑是壓敏粘接劑。在形成802柔性電路132之前、之後或與其同時，由柔性的可壓縮材料(例如矽樹脂)形成804彈性託盤。採用傳統的注射成型技術來形成804彈性託盤102。在某些實施例中，彈性託盤102的形成804包括將柔性的、可壓縮材料注入模具中。在其它實施例中，彈性託盤102的形成804包括形成剛性託盤122。剛性託盤122適當地由耐化學腐蝕的熱塑性材料鑄模形成。然而，預期到其它材料。預期到的是，採用鑄模技術以形成剛性託盤122。在形成剛性託盤122之後，在剛性託盤122的至少一部分周圍包覆成型可壓縮材料，使得剛性託盤122形成用於彈性託盤102的結構性骨架。這包括使用例如模具將剛性託盤122的至少一部分包在柔性的可壓縮材料中。預期到的是，在包覆成型過程中該可壓縮材料可以完全包住剛性託盤122。在形成彈性託盤102之後，將柔性電路132纏繞806在彈性託盤102的外部的至少一部分的周圍並將柔性電路132纏繞806進入彈性託盤102的內部。柔性電路132中延伸進入彈性託盤102內部的部分被適當地提供為與電池106相接合，柔性電路132中沿著彈性託盤102的外部延伸的部分被適當地提供為與容納裝置150相接合。與將柔性電路132纏繞806在圍繞彈性託盤102的周圍同時，通常使用上面提到的粘結層來固定(或粘合)808柔性電路132。然而，預期到其它方法。例如，可以單獨採用或與粘接劑組合地採用被壓入彈性託盤102的插頭(plug)，以將柔性電路132固定到彈性託盤102。在某些實施例中，電池適配器100的部件112中的一個或多個(例如突出物和/或棘爪118)便於柔性電路132的對準。已參考優選實施例描述了本發明。其他人在閱讀和理解了前面詳細的描述之後，可以做出變型和改變。意圖是本發明被認為包括所有這樣的變型和改變，只要它們處於所附權利要求或其等同形式的範圍內。