(57)【要約】  本発明は、電池パックの改良に関する。本発明は、良好な可撓性を有する電池パック及びそれを用いた電子機器構成体を提供することを目的とする。  本発明の電池パックは、弾性シート材と、弾性シート材に埋設された少なくとも１つのコイン型電池とを備える。本発明の好ましい実施形態において、電子機器構成体は、前記電池パックと、可撓性を有する電子機器とを積層して構成される。前記電子機器は、電池パックの正極端子及び負極端子を通じて供給される電力により駆動される。本発明の別の好ましい実施形態において、電子機器構成体は、前記電池パックの弾性シート材の内部に、コイン型電池から供給される電力により駆動される機器を備える。
2010023940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性シート材と、前記弾性シート材に埋設された少なくとも１つのコイン型電池とを備えることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記コイン型電池の正極または正極に繋がる正極端子と、負極または前記負極に繋がる負極端子と、が前記弾性シート材表面に露出している請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記弾性シート材がシリコーンゴムである請求項１に記載の電池パック。
【請求項４】
前記弾性シート材の水平方向に並んで２つ以上の前記コイン型電池が配されて可撓性の配線により電気的に接続されており、前記配線が主として前記弾性シート材の厚み方向に対して中央部に配されている請求項１に記載の電池パック。
【請求項５】
前記配線が、前記2つ以上のコイン型電池間の電極間の最短距離よりも長くなるような撓みしろを有するように形成されており、前記弾性シート材が撓んだときに前記撓みしろが解消されて前記弾性シート材の変形に追従して前記配線が変形する請求項４に記載の電池パック。
【請求項６】
前記撓みしろが前記弾性シート材中の前記配線の経路に設けられた空隙に収容されている請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
前記２つ以上のコイン型電池が直列に接続されている請求項１に記載の電池パック。
【請求項８】
前記２つ以上のコイン型電池が並列に接続されている請求項１に記載の電池パック。
【請求項９】
請求項１に記載の電池パックと可撓性を有する電子機器とを積層して構成され、前記電子機器が前記電池パックの正極端子及び負極端子を通じて供給される電力により駆動されることを特徴とする電子機器構成体。
【請求項１０】
請求項１に記載の電池パックの前記弾性シート材の内部に、前記コイン型電池から供給される電力により駆動される機器を備えることを特徴とする電子機器構成体。
【請求項１１】
生体外皮に接触させた状態で作動する持ち運び可能な装置である請求項９に記載の電子機器構成体。
【請求項１２】
生体情報測定装置またはイオントフォレシス経皮投薬装置である請求項１１に記載の電子機器構成体。
【請求項１３】
生体外皮に接触させた状態で作動する持ち運び可能な装置である請求項１０に記載の電子機器構成体。
【請求項１４】
生体情報測定装置またはイオントフォレシス経皮投薬装置である請求項１３に記載の電子機器構成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性シート材にコイン型電池を埋設してなる可撓性を有する電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、小型化された電子機器の駆動用電源としては、小型のコイン型電池が広く用いられている。近年、電子機器の小型化、薄型化および軽量化がますます進んでいる。より小型化された電子機器の分野においては、より一層小型化及び薄型化された駆動用電源が求められている。【０００３】
小型化された電子機器の具体例としては、例えば、ＩＣチップを内部に収容したＩＣカードが挙げられる。ＩＣカードは入退場管理、自動改札、情報通信などの分野で幅広く用いられている。このようなＩＣカードの駆動用電源として薄型電池を用いることが検討されている。薄型電池は薄い外装に薄い電極群を収容してなる。このような電極群は、薄い正極層、電解質層及び負極層を備える。また、前記外装は、薄い金属フィルムや合成樹脂層と金属層とからなる積層フィルムにより形成されている。【０００４】
近年、医療分野においては、医師等が患者等の生体情報を監視することを目的として、常に直接体に身に着けて血圧・体温・脈拍等の生体情報を常時測定して無線送信するようなウェアラブル携帯端末が開発されている。このようなウェアラブル携帯端末は生体に密着されて使用されるために、長時間密着させていても不快を感じない程度の可撓性が要求される。従って、ウェアラブル携帯端末の駆動用電源にも優れた可撓性が要求される。ウェアラブル携帯端末の電源としても、可撓性を有する薄型電池が検討されている。【０００５】
具体的には、例えば、特許文献１は、正極と、柔軟性に富むポリマー電解質層と、負極とを含む発電要素を、アルミニウム箔を芯材にしたラミネートフィルムからなる外装体に収容してなる薄型の二次電池を開示している。この薄型の二次電池の正極及び負極の少なくとも一方の電極は、炭素繊維を主体とする集電体に電極合剤を担持させたシート電極から構成されることが開示されている。【０００６】
また、特許文献２は、基材と、その上に担持された正極層、固体電解質層および負極層とを含む可撓性を有する薄型のリチウム電池を開示している。この薄型のリチウム電池は、樹脂で形成された基材の表面に、気相堆積法または塗布法を用いて正極層、固体電解質層および負極層を形成することにより得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−６３９３８号公報
【特許文献２】特開２００８−１７１５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に開示されたような薄型電池は、充分な電気容量を確保するために、厚み方向に対する垂直方向において、広い面積の確保が必要になる。そして、厚み方向に対しての広い面積全体において正極層と電解質層と負極層との密着性を均一且つ充分に維持する必要がある。このように広い面積に渡って各層間の密着性を維持するために、正極層、電解質層、負極層等から構成される発電要素を外装体内に減圧封止して電池内部に空隙を少なくする方法が採用されている。しかしながら、このような方法を用いて得られる薄型電池は、減圧封止することにより電池内部に空隙がなくなることにより硬くなり、可撓性が低下する。このような可撓性に乏しい薄型電池をウェアラブル携帯端末に用いた場合、長時間の使用においては電池自身の剛性によりフィット感が低下するという問題があった。さらに、電池が長時間に渡って局所的に湾曲変形される場合には、その部分に応力が集中することにより電池性能の低下を招くおそれもあった。【０００９】
また、特許文献１に開示されるように、電池素子を、金属フィルムまたはラミネートフィルムからなる外装体を用いて封止する方法では、外装体の開口端部を熱融着させる。そのために耐熱性の低いポリマー電解質を用いることができない。さらに、特許文献２に開示されるように、電極層および電解質層を、気相堆積法などを用いて極めて薄く形成する方法では、気相プロセスが必要となるために、薄型電池の生産性が低かった。【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、可撓性及び生産性に優れた電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一局面の電池パックは、弾性シート材と、前記弾性シート材に埋設された少なくとも１つのコイン型電池とを備える。【００１２】
また、本発明の他の一局面の電子機器構成体は、電池パックと可撓性を有する電子機器とを積層して構成され、電子機器が電池パックの正極端子及び負極端子を通じて供給される電力により駆動される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コイン型電池が弾性シート材に埋設されているために、電池パック自身に良好な可撓性を付与できる。
本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明によって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図２】図１の電池パックのII−II線での縦断面を示す概略図である。
【図３】図１の電池パックと前記パックに接続された外部機器とから構成される電子機器構成体の一例を概略的に示す縦断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図５】図４の電池パックのV−V線での縦断面を示す概略図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図７】図６の電池パックのVII−VII線での縦断面を示す概略図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図９】図８の電池パックのIX−IX線での縦断面を示す概略図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図１１】図１０の電池パックのXI−XI線での縦断面を示す概略図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図１３】図１２の電池パックのXIII−XIII線での縦断面を示す概略図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図１５】図１４の電池パックのXV−XV線での縦断面を示す概略図である。
【図１６】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図１７】図１６の電池パックのXVII−XVII線での縦断面を示す概略図である。
【図１８】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図１９】図１８の電池パックのXIX−XIX線での縦断面を示す概略図である。
【図２０】本発明の別の実施形態に係る電子機器構成体を概略的に示す縦断面図である。
【図２１】図２０に示す電子機器構成体を生体に密着させた状態を示す概略図である。
【図２２】図１の電池パックの製造方法の一例を説明する模式断面図である。
【図２３】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［第１実施形態］
本実施形態の電池パックは、弾性シート材と、前記弾性シート材に埋設された少なくとも１つのコイン型電池とを備え、前記コイン型電池の、正極または正極に繋がる正極端子と、負極または前記負極に繋がる負極端子と、が前記弾性シート材表面に露出している。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る電池パックの上面図を示し、図２は、図１の電池パックのII−II線での縦断面図である。なお、図１の上面図において、電池パック１１の内部に埋設されているコイン型電池１（１ａ〜１ｄ）及び配線３（３ａ、３ｂ，３ｃ）は、点線で示している。【００１６】
図１の電池パック１１は、正方形状の弾性シート材２と、弾性シート材２に埋設された４つのコイン型電池１ａ〜１ｄとを含む。
コイン型電池１はコイン形状であり、コイン型外装の上面が正極であり下面が負極である。【００１７】
図１の電池パック１１において、コイン型電池１ａ〜1ｄは配線３（３ａ、３ｂ，３ｃ）により接続されている。具体的には、コイン型電池１ａの正極はコイン型電池１ｂの負極と接続されており、コイン型電池１ｂの正極はコイン型電池１ｃの負極と接続されており、コイン型電池１ｃの正極はコイン型電池１ｄの負極と接続されている。そして、コイン型電池１ａの負極Ａまたは負極Ａに繋がる負極端子は図２に示すように弾性シート材２の表面に露出している。また、コイン型電池１ｄの正極Ｂまたは正極Ｂに繋がる正極端子は、図２では現れていないが弾性シート材２の表面に露出している。【００１８】
電池パック１１においては、複数のコイン型電池１ａ〜１ｄが直列に接続されているが、複数のコイン型電池１ａ〜１ｄを並列に接続してもよい。複数のコイン型電池１を直列に接続した場合には高電圧放電が可能になる。また、複数のコイン型電池１を並列に接続することにより、高負荷放電が可能になる。コイン型電池は裏返すことにより、正極と負極の方向を自由に変更できる。なお、弾性シート材２に埋設されるコイン型電池１は１つのみであってもよい。【００１９】
コイン型電池１は弾性シート材２に埋設されている。そのために、電池パック１１は外部応力に追従して容易に変形するような可撓性を有する。
弾性シート材２の構成材料の具体例としては、例えば、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料；オレフィン系熱可塑性エラストマー、可塑性ポリウレタンエラストマー、スチレン・ブタジエンのブロック重合エラストマー、スチレン・イソプレンのブロック重合エラストマー、スチレン・エチレン・ブチレンのブロック重合エラストマー等の熱可塑性エラストマー；ポリエチレン等のポリオレフィン；ポリウレタン；エチレン・プロピレン・ジエン系モノマーからなる三元共重合ポリマー；ポリアミド等が挙げられる。これらの中でも、耐候性、耐油性、耐薬品性等の耐久性に優れている点からシリコーンゴムが好ましい。弾性シート材２には、必要に応じて、他の樹脂成分、可塑剤、無機フィラーなどが添加されていてもよい。
弾性シート材２の弾性率としては、０．１〜５０ＭＰａ、さらには１〜１０ＭＰａ程度であることが好ましい。【００２０】
コイン型電池１としては、リチウム電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、マンガン乾電池、アルカリ乾電池、空気電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池、携帯型燃料電池等が挙げられる。また、コイン型電池１は、一次電池および二次電池のいずれであってもよい。コイン型リチウム電池は、高い起電力を安定に発生でき、かつ小径で生産性に優れている点から特に好ましい。【００２１】
コイン型電池の直径は２０ｍｍ以下、さらには１２ｍｍ以下、とくには１０ｍｍ以下であることが電池パック１１の可撓性を阻害しない点から好ましい。【００２２】
隣接する複数のコイン型電池１間の距離Ｌは特に限定されないが、５〜２００ｍｍ程度、さらには１０〜１００ｍｍ程度であることが好ましい。距離Ｌが短すぎる場合には、コイン型電池１の配置された位置が撓み部分に相当する場合に撓みを阻害する恐れがある。また、距離Ｌが長すぎる場合には、コイン型電池１の配置された位置が撓み部分に相当する場合に電池パック１１の変形に配線３の変形が充分に追従せず、配線に損傷を生じやすくなる。【００２３】
電池パック１１の厚さはとくに限定されないが、例えば、０．５〜２０ｍｍ、さらには１．０〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。電池パック１１の厚さが薄すぎる場合にはコイン型電池１を充分に保護できない恐れがあり、電池パック１１の厚さが厚すぎる場合には可撓性が低下する傾向がある。【００２４】
電池パック１１において、複数のコイン型電池１は配線３により電気的に接続されて弾性シート材２に埋設されている。配線３の構成材料としては従来から知られた銅、銅合金、カーボン、白金、金、銀、チタン、ニッケル、アルミニウム、鉄等の導電性材料を特に限定することなく用いることができる。【００２５】
配線３としては、複数のコイン型電池１の電極間を電線で接続して形成したり、所定のフレキシブル基材表面に蒸着やメッキにより薄膜回路を形成したりする方法等が挙げられる。なお、配線に際しては、弾性シート材２の水平方向に複数のコイン型電池１を配し、主として弾性シート材２の厚み方向に対して中央部に配線を配してそれらを電気的に接続することが好ましい。例えば、弾性シート材２を山折りした場合、その表側は伸び、その裏側は縮む。そのために弾性シート２の表側に配線が形成された場合には、弾性シート２の変形が大きい場合には配線が引き伸ばされて、配線が損傷する恐れがある。一方、弾性シート材の厚み方向に対して中央部に配線を配した場合には、伸縮が小さいために配線が引き伸ばされにくくなる。【００２６】
電池パック１１においては、コイン型電池１の電極または電極に繋がる電極端子が弾性シート材２の表面に露出している。この露出した電極または電極に繋がる電極端子から接続される電子機器側の電極端子を通じて電力が供給される。【００２７】
図２に、図１の電池パック１１のII−II線での縦断面図を示す。図２に示されるように、電池パック１１の表面には、コイン型電池１ａの負極Ａが露出している。また、図２では現れていないが、電池パック１１の表面には、コイン型電池１ｄの正極Ｂが露出している。【００２８】
電池パック１１の表面に露出したコイン型電池１ａの負極Ａ及びコイン型電池１ｄの正極Ｂは、電子機器への電力供給端子となる。そして、電池パック１１の表面に露出した負極Ａおよび正極Ｂを電子機器側の電極端子に接続することにより、電子機器に電力を供給することができる。【００２９】
次に、電池パック１１の製造方法の一例について説明する。図２２の（Ａ）〜（Ｅ）は電池パック１１の製造工程を説明するための模式断面図である。【００３０】
はじめに、図２２の（Ａ）に示すような形状の弾性シート材ユニット２ｅを用意する。弾性シート材ユニット２ｅは、コイン型電池１ａ及びコイン型電池１ｄを嵌合するための貫通孔２ａ，２ｄと、コイン型電池１ｂ及びコイン型電池１ｃを嵌合するための凹部２ｂ，２ｃと、傾斜面２ｆとを備える。このような形状の弾性シート材ユニット２ｅは熱可塑性エラストマーを用いた射出成形や、液状エラストマーを所定の型に注入して硬化させることにより得られる。【００３１】
次に、図２２の（Ｂ）に示すように、配線３ａで接続された電極端子２０１ａと２０１ｂをそれぞれ、貫通孔２ａと凹部２ｂとに挿入する。同様に配線３ｃで接続された電極端子２０１ｃと２０１ｄをそれぞれ、凹部２ｃと貫通孔２ｄに挿入する。【００３２】
次に、図２２の（Ｃ）に示すようにコイン型電池１ａをその正極が電極端子２０１ａに接し、その負極が貫通孔２ａを通じて弾性シート材ユニット２ｅの外側に露出するように嵌合する。また、コイン型電池１ｂをその負極が電極端子２０１ｂに接するように嵌合する。また、コイン型電池１ｃをその負極が凹部２ｃの電極端子２０１ｃに接するように嵌合する。また、コイン型電池１ｄをその正極が電極端子２０１ｄに接し、その正極が貫通孔２ｄを通じて弾性シート材ユニット２ｅの外側に露出するように嵌合する。また、コイン型電池１ｂの負極とコイン型電池１ｃの正極とを配線３ｂにより接続する。このようにして、図２２の（Ｄ）に示すようなコイン型電池１ａ〜１ｄが直列に接続された構成体１１ａを得る。【００３３】
そして、図２２の（Ｅ）に示すように、得られた構成体１１ａを、弾性シート材ユニット２ｂにより封止する。弾性シート材ユニット２ｂによる封止は、構成体１１ａを所定の型内に配置し、液状エラストマーを型内に注入して硬化させる方法や、熱可塑性エラストマーを用いた射出インサート成形等が用いられうる。このような方法により、図１及び図２に示したような電池パック１１が得られる。【００３４】
なお、図２３に示すように、弾性シート材２においては、配線３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が、コイン型電池間の電極間の最短距離よりも長くなるような撓みしろ３ｅを有するように形成されていることが好ましい。このような撓みしろ３ｅを設けることにより、電池パック１１が変形したときに撓みしろ３ｅにより、配線３の損傷を抑制する。なお、撓みしろ３ｅは弾性シート材２中の配線３の経路に予め設けた空隙２２に収容することがたわみの可動を容易にする点から好ましい。【００３５】
［第２実施形態］
次に、電池パック１１を可撓性を有する電子機器の駆動用電源として用いた電子機器構成体の例について説明する。
図３は、血圧・体温・脈拍等の生体情報を常時測定して無線送信するウェアラブル携帯端末１３の構成を説明するための説明図である。【００３６】
生体情報測定装置１２は、温度センサ１２ａ、感圧センサ１２ｂ、情報送信素子１２ｃ、所定の制御回路を備える制御素子１２ｄ、負極側端子１２ｅ、および正極側端子（図示せず）を備えている。【００３７】
ウェアラブル携帯端末１３においては、生体情報測定装置１２の駆動電源として電池パック１１が用いられている。
具体的には、例えば、図３に示されるように、生体情報測定装置１２の表面に露出した負極側端子１２ｅと電池パック１１に埋設されたコイン型電池１ａの負極Ａとを接続する。同様に、生体情報測定装置１２の表面に露出した正極側端子と電池パック１１に埋設されたコイン型電池１ｄの正極とを接続する。このようにして、生体情報測定装置１２に電池パック１１から電力供給が可能になる。【００３８】
生体情報測定装置１２は、フレキシブルプリント基板１２ｇ表面に温度センサ１２ａ、感圧センサ１２ｂ、情報送信素子１２ｃ、制御素子１２ｄ等の電子素子を実装してなる回路基板を変形可能な材料で被覆して構成されている。そして、フレキシブルプリント基板１２ｇ表面に形成された負極側電力供給部１２ｈおよび正極側電力供給部（図示せず）はそれぞれ負極側端子１２ｅ、及び正極側端子と接続されている。【００３９】
生体情報測定装置１２においては、その表面に露出している温度センサ１２ａにより体温を測定し、感圧センサ１２ｂにより血圧を測定する。制御素子１２ｄは、データの取得タイミングや送信タイミング、さらに、電力供給タイミング等を制御する回路を備える。測定されたデータは、情報送信素子１２ｃから受信機を備えた外部の情報処理を担うコンピュータ装置等に無線送信される。【００４０】
ウェアラブル携帯端末１３を構成する生体情報測定装置１２及び生体情報測定装置１２の駆動電源である電池パック１１はいずれも可撓性を有する。そのために、長時間生体に密着させていても不快を感じない程度の可撓性を維持することができる。また、電池パック１１が変形しても、外筒で保護されたコイン型電池を用いているために、薄型電池を用いた場合に起こりうるような電池構成要素の損傷は起こりえない。【００４１】
また、電池パック１１は、イオントフォレシス（iontophoresis）経皮投薬装置の駆動用電源として用いることもできる。イオントフォレシス経皮投薬装置の表面には、負極側端子および正極側端子が露出している。イオントフォレシス経皮投薬装置の表面に露出した負極側端子と電池パックに埋設されたコイン型電池の負極とを接続し、イオントフォレシス経皮投薬装置の表面に露出した正極側端子と電池パックに埋設されたコイン型電池の正極とを接続する。
なお、イオントフォレシス経皮投薬装置は、アニオン性薬物が貯蔵される陰極槽とカチオン性薬物が貯蔵される陽極槽とを備えており、陰極槽及び陽極槽はイオントフォレシス経皮投薬装置の表面に露出している。また、負極側端子は陰極槽に接続され、正極側端子は陽極槽に接続されている。陰極槽と陽極槽を生体に密着させ、陰極槽と陽極槽との間に電圧を印加することにより、薬物を生体内に導入することができる。【００４２】
［第３実施形態］
第３実施形態では、弾性シート材に埋設された、少なくとも１つのコイン型電池と、コイン型電池から供給される電力により駆動される機器とを備えるウェアラブル携帯端末である電子機器構成体について、図２０及び図２１を参照しながら説明する。【００４３】
前記電子機器構成体は、生体外皮に接触させて状態で作動する持ち運び可能な装置であることが好ましい。その一例として、図２０は、電子機器構成体であるイオントフォレシス経皮投薬装置２０１を示している。イオントフォレシス経皮投薬装置は、電気エネルギーを利用することによりイオン性薬物の生体膜透過を促進させる装置である。【００４４】
本実施形態におけるイオントフォレシス経皮投薬装置２０１は、弾性シート材２０２と、その内部に埋設された直列に接続されたコイン型電池２０３ａ及び２０３ｂを備える。さらに、イオントフォレシス経皮投薬装置２０１は、弾性シート材２０２に埋設された、アニオン性薬物が貯蔵される陰極槽２０３ｃとカチオン性薬物が貯蔵される陽極槽２０３ｄとを備える。陰極槽２０３ｃ及び陽極槽２０３ｄは弾性シート材２０２の表面に露出している。コイン型電池２０３ａとコイン型電池２０３ｂとは、配線３により直列に接続されている。そして、コイン型電池２０３ａの負極は陰極槽２０３ｃと、コイン型電池２０３ｂの正極は陽極槽２０３ｄと電気的に接続されている。そして、図２１に示すようにイオントフォレシス経皮投薬装置２０１を生体２１０に張り合わせ、コイン型電池２０３ａ，２０３ｂにより陰極槽２０３ｃ及び陽極槽２０３ｄに、数Ｖの電圧を付与する。これにより、薬物が生体２０２の皮膚に移行する。一方、薬物と対をなす内因性イオンが皮膚から陽極槽２０３ｄ中に抽出される。一方、陰極槽２０３ｃ中でもアニオン性薬物のイオン交換が引き起こされることにより電気回路が成立する。【００４５】
イオントフォレシス経皮投薬装置２０１は弾性シート材を外殻とするために可撓性が高い。そのために、生体２１０に密着させたときの違和感を低減させることができる。【００４６】
また、弾性シート材に埋設された、少なくとも１つのコイン型電池と、コイン型電池から供給される電力により駆動される機器とを備える電子機器構成体が、生体情報測定装置であってもよい。この場合、前記弾性シート体に、少なくとも１つのコイン型電池とともに埋設される機器としては、第２実施形態で説明した測定装置１２を用いることができる。【００４７】
［第４実施形態］
第４実施形態では、第１実施形態で説明した電池パックの変形例について詳しく説明する。
図４〜図１３に、本実施形態の電池パックの模式図を示す。なお、図４〜１３において、図１および図２と同じ構成要素には、同じ番号を付している。【００４８】
図４の電池パック４１は、略長方形の弾性シート材４２を有している。コイン型電池１ａ〜１ｄは、配線３により、接続されている。
図５に、図４のV−V線における電池パック４１の縦断面図を示す。電池パック４１の場合にも、コイン型電池１ａの負極Ａが、弾性シート材４２の表面に露出している。図示していないが、コイン型電池１ｄの正極Ｂも弾性シート材４２の表面に露出している。これらの端子は、電子機器の電極端子との接続部となる。【００４９】
図６の電池パック６１は、円形の弾性シート材６２を有している。コイン型電池１ａ〜１ｄは配線３により接続されている。
図７に、図６のVII−VII線における電池パック６１の縦断面図を示す。電池パック６１の場合にも、コイン型電池１ａの負極Ａが弾性シート材６２の表面に露出している。図示していないが、コイン型電池１ｄの正極Ｂも弾性シート材６２の表面に露出している。これらの端子は、電子機器の電極端子との接続部となる。【００５０】
図８の電池パック８１は、楕円形の弾性シート材６２を有している。コイン型電池１ａ〜１ｄは、配線３により、接続されている。
図９に、図８のIX−IX線における電池パック８１の縦断面図を示す。電池パック８１の場合にも、コイン型電池１ａの負極Ａが、弾性シート材８２の表面に露出している。図示していないが、コイン型電池１ｄの正極Ｂも弾性シート材８２の表面に露出している。これらの端子は、電子機器の電極端子との接続部となる。【００５１】
図１０の電池パック１０１において、弾性シート材１０２は、２つの楕円形をその長軸方向に接合した形状を有する。コイン型電池１ａ〜１ｄは、２つの楕円形の長軸方向に平行にかつ直線状に配置されている。コイン型電池１ａ〜１ｄは、配線３により、接続されている。
図１１に、図１０のXI−XI線における電池パック１０１の縦断面図を示す。図１１に示されるように、電池パック１０１の場合にも、コイン型電池１ａの負極Ａが、弾性シート材１０２の表面に露出しており、コイン型電池１ｄの正極Ｂも弾性シート材１０２の表面に露出している。これらの端子は、電子機器の電極端子との接続部となる。【００５２】
図１２の電池パック１２１において、弾性シート材１２２は、４つの楕円形をその長軸方向に接合した形状を有する。コイン型電池１ａ〜１ｄは、４つの楕円形の長軸方向に平行にかつ直線状に配置されている。コイン型電池１ａ〜1ｄは、配線３により接続されている。
図１３に、図１２のXIII−XIII線における電池パック１２１の縦断面図を示す。図１３に示されるように、電池パック１２１の場合にも、コイン型電池１ａの負極Ａが、弾性シート材１２２の表面に露出しており、コイン型電池１ｄの正極Ｂも弾性シート材１２２の表面に露出している。これらの端子は、電子機器の電極端子との接続部となる。【００５３】
以上のように、弾性シート材の形状を種々に変更することにより、多角形状、円形状、楕円形状などの任意の形状の電池パックを得ることができる。【００５４】
上記では、２つの電極のみが弾性シート材の表面に露出している場合を示したが、３つ以上の電極が弾性シート材の表面に露出していてもよい。その一例を図１４〜１５に示す。図１４〜１５において、図１および２と同じ構成要素には、同じ番号を付している。【００５５】
図１４に示される電池パック１４１は、基本的には、図１０に示される電池パック１０１と同じ形状を有している。しかしながら、図１５に示されるように、コイン型電池１ａ〜１ｄの各端子が、弾性シート材１４２の表面に露出している。【００５６】
このように、３つ以上の電池の電極の３つ以上の端子を電池パック１４１の表面に露出させることにより、電池パック１４１は外部機器との接続部を複数有することができる。このため、端子と外部機器との接続を様々な組合せで行うことが可能となる。この結果、用途にあわせて、様々な電圧または容量を選択可能な電池パックを提供することができる。なお、弾性シート材１４２の表面に露出させる電極の数は、外部機器の種類に応じて、適宜決定される。【００５７】
上記では、コイン型電池１の外装の一部を、弾性シート材の表面に露出させた場合を示したが、電池の外装を弾性シート材の表面に露出させることなく、電池１に接続された接続端子を弾性シート材の表面に露出させてもよい。このような構成を、図１６〜１９を参照しながら説明する。図１６〜１９において、図１および図２と同じ構成要素には、同じ番号を付している。【００５８】
図１６の電池パック１６１の形状は、基本的には、図１の電池パック１１と同じである。しかし、図１７に示されるように、電池パック１６１は、コイン型電池１ａに接続された第１接続端子１６３および電池１ｄに接続された第２接続端子１６４を有する。第１接続端子１６３と第２接続端子１６４は、電池パック１６１の同じ面の異なる位置に露出している。また、第１接続端子１６３および第２接続端子１６４は、それぞれ、配線３により、コイン型電池１ａおよびコイン型電池１ｄに接続されている。【００５９】
第１接続端子１６３は、コイン型電池１ａの負極Ａに接続されており、第２接続端子１６４は、コイン型電池１ｄの正極Ｂに接続されている。つまり、第１接続端子１６３と第２接続端子１６４とは、互い反対の極性を有する。
このような第１接続端子１６３および第２接続端子１６４により、電池パック１６１と外部機器とを接続することもできる。【００６０】
図１８および図１９に、別の例を示す。図１８および図１９の電池パック１８１においては、弾性シート材１８２に、１つのコイン型電池１８３が埋設されている。図１９に示されているように、電池パック１８１は、コイン型電池１８３の負極Ａに接続された第１接続端子１８４、およびコイン型電池１８３の正極Ｂに接続された第２接続端子１８４を有する。第１接続端子１８４および第２接続端子１８５は、電池パック１８１の同じ面の異なる位置に露出している。また、第１接続端子１８４および第２接続端子１８５は、それぞれ、配線３により、コイン型電池１８３の負極Ａおよび正極Ｂに接続されている。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の電池パックは、良好な可撓性を有する。よって、本発明の電池パックは、携帯情報端末、携帯電子機器、医療用機器など、生体に長時間密着させて使用されるとともに可撓性が要求される機器の電源として好適に利用することができる。また、前記電池パックの内部に、電池パックに含まれるコイン型電池から供給される電力により駆動される機器をさらに設けることにより、可撓性を有する電子機器構成体を得ることができる。このような電子機器構成体は、携帯情報端末、携帯電子機器、医療用機器などとして、好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１８３、２０３ａ、２０３ｂ  電池
２、４２、６２、８２、１０２、１２２、１４２、１６２、１８２、２０２  弾性シート材
３ａ、３ｂ、３ｃ  配線
１１、４１、６１、８１、１０１、１２１、１４１、１６１、１８１、２０１  電池パック
１２  外部機器
１２ａ  第１外部機器端子
１６３、１８４  第１接続端子
１６４、１８５  第２接続端子
【図１】
2010023940.tif 000003
【図２】
2010023940.tif 000004
【図３】
2010023940.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010023940.tif 000010
【図９】
2010023940.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2010023940.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2010023940.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2010023940.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年1月26日(2011.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性シート材にコイン型電池を埋設してなる可撓性を有する電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、小型化された電子機器の駆動用電源としては、小型のコイン型電池が広く用いられている。近年、電子機器の小型化、薄型化および軽量化がますます進んでいる。より小型化された電子機器の分野においては、より一層小型化及び薄型化された駆動用電源が求められている。
【０００３】
小型化された電子機器の具体例としては、例えば、ＩＣチップを内部に収容したＩＣカードが挙げられる。ＩＣカードは入退場管理、自動改札、情報通信などの分野で幅広く用いられている。このようなＩＣカードの駆動用電源として薄型電池を用いることが検討されている。薄型電池は薄い外装に薄い電極群を収容してなる。このような電極群は、薄い正極層、電解質層及び負極層を備える。また、前記外装は、薄い金属フィルムや合成樹脂層と金属層とからなる積層フィルムにより形成されている。
【０００４】
近年、医療分野においては、医師等が患者等の生体情報を監視することを目的として、常に直接体に身に着けて血圧・体温・脈拍等の生体情報を常時測定して無線送信するようなウェアラブル携帯端末が開発されている。このようなウェアラブル携帯端末は生体に密着されて使用されるために、長時間密着させていても不快を感じない程度の可撓性が要求される。従って、ウェアラブル携帯端末の駆動用電源にも優れた可撓性が要求される。ウェアラブル携帯端末の電源としても、可撓性を有する薄型電池が検討されている。
【０００５】
具体的には、例えば、特許文献１は、正極と、柔軟性に富むポリマー電解質層と、負極とを含む発電要素を、アルミニウム箔を芯材にしたラミネートフィルムからなる外装体に収容してなる薄型の二次電池を開示している。この薄型の二次電池の正極及び負極の少なくとも一方の電極は、炭素繊維を主体とする集電体に電極合剤を担持させたシート電極から構成されることが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２は、基材と、その上に担持された正極層、固体電解質層および負極層とを含む可撓性を有する薄型のリチウム電池を開示している。この薄型のリチウム電池は、樹脂で形成された基材の表面に、気相堆積法または塗布法を用いて正極層、固体電解質層および負極層を形成することにより得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−６３９３８号公報
【特許文献２】特開２００８−１７１５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に開示されたような薄型電池は、充分な電気容量を確保するために、厚み方向に対する垂直方向において、広い面積の確保が必要になる。そして、厚み方向に対しての広い面積全体において正極層と電解質層と負極層との密着性を均一且つ充分に維持する必要がある。このように広い面積に渡って各層間の密着性を維持するために、正極層、電解質層、負極層等から構成される発電要素を外装体内に減圧封止して電池内部に空隙を少なくする方法が採用されている。しかしながら、このような方法を用いて得られる薄型電池は、減圧封止することにより電池内部に空隙がなくなることにより硬くなり、可撓性が低下する。このような可撓性に乏しい薄型電池をウェアラブル携帯端末に用いた場合、長時間の使用においては電池自身の剛性によりフィット感が低下するという問題があった。さらに、電池が長時間に渡って局所的に湾曲変形される場合には、その部分に応力が集中することにより電池性能の低下を招くおそれもあった。
【０００９】
また、特許文献１に開示されるように、電池素子を、金属フィルムまたはラミネートフィルムからなる外装体を用いて封止する方法では、外装体の開口端部を熱融着させる。そのために耐熱性の低いポリマー電解質を用いることができない。さらに、特許文献２に開示されるように、電極層および電解質層を、気相堆積法などを用いて極めて薄く形成する方法では、気相プロセスが必要となるために、薄型電池の生産性が低かった。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、可撓性及び生産性に優れた電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一局面の電池パックは、弾性シート材と、前記弾性シート材に埋設された少なくとも１つのコイン型電池とを備える。
【００１２】
また、本発明の他の一局面の電子機器構成体は、電池パックと可撓性を有する電子機器とを積層して構成され、電子機器が電池パックの正極端子及び負極端子を通じて供給される電力により駆動される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コイン型電池が弾性シート材に埋設されているために、電池パック自身に良好な可撓性を付与できる。
本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明によって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図２】図１の電池パックのII−II線での縦断面を示す概略図である。
【図３】図１の電池パックと前記パックに接続された外部機器とから構成される電子機器構成体の一例を概略的に示す縦断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図５】図４の電池パックのV−V線での縦断面を示す概略図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図７】図６の電池パックのVII−VII線での縦断面を示す概略図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図９】図８の電池パックのIX−IX線での縦断面を示す概略図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図１１】図１０の電池パックのXI−XI線での縦断面を示す概略図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図１３】図１２の電池パックのXIII−XIII線での縦断面を示す概略図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図１５】図１４の電池パックのXV−XV線での縦断面を示す概略図である。
【図１６】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図１７】図１６の電池パックのXVII−XVII線での縦断面を示す概略図である。
【図１８】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す上面図である。
【図１９】図１８の電池パックのXIX−XIX線での縦断面を示す概略図である。
【図２０】本発明の別の実施形態に係る電子機器構成体を概略的に示す縦断面図である。
【図２１】図２０に示す電子機器構成体を生体に密着させた状態を示す概略図である。
【図２２】図１の電池パックの製造方法の一例を説明する模式断面図である。
【図２３】本発明のさらに別の実施形態に係る電池パックを概略的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１実施形態］
本実施形態の電池パックは、弾性シート材と、前記弾性シート材に埋設された少なくとも１つのコイン型電池とを備え、前記コイン型電池の、正極または正極に繋がる正極端子と、負極または前記負極に繋がる負極端子と、が前記弾性シート材表面に露出している。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る電池パックの上面図を示し、図２は、図１の電池パックのII−II線での縦断面図である。なお、図１の上面図において、電池パック１１の内部に埋設されているコイン型電池１（１ａ〜１ｄ）及び配線３（３ａ、３ｂ，３ｃ）は、点線で示している。
【００１６】
図１の電池パック１１は、正方形状の弾性シート材２と、弾性シート材２に埋設された４つのコイン型電池１ａ〜１ｄとを含む。
コイン型電池１はコイン形状であり、コイン型外装の上面が正極であり下面が負極である。
【００１７】
図１の電池パック１１において、コイン型電池１ａ〜1ｄは配線３（３ａ、３ｂ，３ｃ）により接続されている。具体的には、コイン型電池１ａの正極はコイン型電池１ｂの負極と接続されており、コイン型電池１ｂの正極はコイン型電池１ｃの負極と接続されており、コイン型電池１ｃの正極はコイン型電池１ｄの負極と接続されている。そして、コイン型電池１ａの負極Ａまたは負極Ａに繋がる負極端子は図２に示すように弾性シート材２の表面に露出している。また、コイン型電池１ｄの正極Ｂまたは正極Ｂに繋がる正極端子は、図２では現れていないが弾性シート材２の表面に露出している。
【００１８】
電池パック１１においては、複数のコイン型電池１ａ〜１ｄが直列に接続されているが、複数のコイン型電池１ａ〜１ｄを並列に接続してもよい。複数のコイン型電池１を直列に接続した場合には高電圧放電が可能になる。また、複数のコイン型電池１を並列に接続することにより、高負荷放電が可能になる。コイン型電池は裏返すことにより、正極と負極の方向を自由に変更できる。なお、弾性シート材２に埋設されるコイン型電池１は１つのみであってもよい。
【００１９】
コイン型電池１は弾性シート材２に埋設されている。そのために、電池パック１１は外部応力に追従して容易に変形するような可撓性を有する。
弾性シート材２の構成材料の具体例としては、例えば、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料；オレフィン系熱可塑性エラストマー、可塑性ポリウレタンエラストマー、スチレン・ブタジエンのブロック重合エラストマー、スチレン・イソプレンのブロック重合エラストマー、スチレン・エチレン・ブチレンのブロック重合エラストマー等の熱可塑性エラストマー；ポリエチレン等のポリオレフィン；ポリウレタン；エチレン・プロピレン・ジエン系モノマーからなる三元共重合ポリマー；ポリアミド等が挙げられる。これらの中でも、耐候性、耐油性、耐薬品性等の耐久性に優れている点からシリコーンゴムが好ましい。弾性シート材２には、必要に応じて、他の樹脂成分、可塑剤、無機フィラーなどが添加されていてもよい。
弾性シート材２の弾性率としては、０．１〜５０ＭＰａ、さらには１〜１０ＭＰａ程度であることが好ましい。
【００２０】
コイン型電池１としては、リチウム電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、マンガン乾電池、アルカリ乾電池、空気電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池、携帯型燃料電池等が挙げられる。また、コイン型電池１は、一次電池および二次電池のいずれであってもよい。コイン型リチウム電池は、高い起電力を安定に発生でき、かつ小径で生産性に優れている点から特に好ましい。
【００２１】
コイン型電池の直径は２０ｍｍ以下、さらには１２ｍｍ以下、とくには１０ｍｍ以下であることが電池パック１１の可撓性を阻害しない点から好ましい。
【００２２】
隣接する複数のコイン型電池１間の距離Ｌは特に限定されないが、５〜２００ｍｍ程度、さらには１０〜１００ｍｍ程度であることが好ましい。距離Ｌが短すぎる場合には、コイン型電池１の配置された位置が撓み部分に相当する場合に撓みを阻害する恐れがある。また、距離Ｌが長すぎる場合には、コイン型電池１の配置された位置が撓み部分に相当する場合に電池パック１１の変形に配線３の変形が充分に追従せず、配線に損傷を生じやすくなる。
【００２３】
電池パック１１の厚さはとくに限定されないが、例えば、０．５〜２０ｍｍ、さらには１．０〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。電池パック１１の厚さが薄すぎる場合にはコイン型電池１を充分に保護できない恐れがあり、電池パック１１の厚さが厚すぎる場合には可撓性が低下する傾向がある。
【００２４】
電池パック１１において、複数のコイン型電池１は配線３により電気的に接続されて弾性シート材２に埋設されている。配線３の構成材料としては従来から知られた銅、銅合金、カーボン、白金、金、銀、チタン、ニッケル、アルミニウム、鉄等の導電性材料を特に限定することなく用いることができる。
【００２５】
配線３としては、複数のコイン型電池１の電極間を電線で接続して形成したり、所定のフレキシブル基材表面に蒸着やメッキにより薄膜回路を形成したりする方法等が挙げられる。なお、配線に際しては、弾性シート材２の水平方向に複数のコイン型電池１を配し、主として弾性シート材２の厚み方向に対して中央部に配線を配してそれらを電気的に接続することが好ましい。例えば、弾性シート材２を山折りした場合、その表側は伸び、その裏側は縮む。そのために弾性シート２の表側に配線が形成された場合には、弾性シート２の変形が大きい場合には配線が引き伸ばされて、配線が損傷する恐れがある。一方、弾性シート材の厚み方向に対して中央部に配線を配した場合には、伸縮が小さいために配線が引き伸ばされにくくなる。
【００２６】
電池パック１１においては、コイン型電池１の電極または電極に繋がる電極端子が弾性シート材２の表面に露出している。この露出した電極または電極に繋がる電極端子から接続される電子機器側の電極端子を通じて電力が供給される。
【００２７】
図２に、図１の電池パック１１のII−II線での縦断面図を示す。図２に示されるように、電池パック１１の表面には、コイン型電池１ａの負極Ａが露出している。また、図２では現れていないが、電池パック１１の表面には、コイン型電池１ｄの正極Ｂが露出している。
【００２８】
電池パック１１の表面に露出したコイン型電池１ａの負極Ａ及びコイン型電池１ｄの正極Ｂは、電子機器への電力供給端子となる。そして、電池パック１１の表面に露出した負極Ａおよび正極Ｂを電子機器側の電極端子に接続することにより、電子機器に電力を供給することができる。
【００２９】
次に、電池パック１１の製造方法の一例について説明する。図２２の（Ａ）〜（Ｅ）は電池パック１１の製造工程を説明するための模式断面図である。
【００３０】
はじめに、図２２の（Ａ）に示すような形状の弾性シート材ユニット２ｅを用意する。弾性シート材ユニット２ｅは、コイン型電池１ａ及びコイン型電池１ｄを嵌合するための貫通孔２ａ，２ｄと、コイン型電池１ｂ及びコイン型電池１ｃを嵌合するための凹部２ｂ，２ｃと、傾斜面２ｆとを備える。このような形状の弾性シート材ユニット２ｅは熱可塑性エラストマーを用いた射出成形や、液状エラストマーを所定の型に注入して硬化させることにより得られる。
【００３１】
次に、図２２の（Ｂ）に示すように、配線３ａで接続された電極端子２０１ａと２０１ｂをそれぞれ、貫通孔２ａと凹部２ｂとに挿入する。同様に配線３ｃで接続された電極端子２０１ｃと２０１ｄをそれぞれ、凹部２ｃと貫通孔２ｄに挿入する。
【００３２】
次に、図２２の（Ｃ）に示すようにコイン型電池１ａをその正極が電極端子２０１ａに接し、その負極が貫通孔２ａを通じて弾性シート材ユニット２ｅの外側に露出するように嵌合する。また、コイン型電池１ｂをその負極が電極端子２０１ｂに接するように嵌合する。また、コイン型電池１ｃをその負極が凹部２ｃの電極端子２０１ｃに接するように嵌合する。また、コイン型電池１ｄをその正極が電極端子２０１ｄに接し、その正極が貫通孔２ｄを通じて弾性シート材ユニット２ｅの外側に露出するように嵌合する。また、コイン型電池１ｂの負極とコイン型電池１ｃの正極とを配線３ｂにより接続する。このようにして、図２２の（Ｄ）に示すようなコイン型電池１ａ〜１ｄが直列に接続された構成体１１ａを得る。
【００３３】
そして、図２２の（Ｅ）に示すように、得られた構成体１１ａを、弾性シート材ユニット２ｂにより封止する。弾性シート材ユニット２ｂによる封止は、構成体１１ａを所定の型内に配置し、液状エラストマーを型内に注入して硬化させる方法や、熱可塑性エラストマーを用いた射出インサート成形等が用いられうる。このような方法により、図１及び図２に示したような電池パック１１が得られる。
【００３４】
なお、図２３に示すように、弾性シート材２においては、配線３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が、２つのコイン型電池の電極間の最短距離よりも長くなるような撓みしろ３ｅを有するように形成されていることが好ましい。このような撓みしろ３ｅを設けることにより、電池パック１１が変形したときに撓みしろ３ｅにより、配線３の損傷を抑制する。なお、撓みしろ３ｅは弾性シート材２中の配線３の経路に予め設けた空隙２２に収容することがたわみの可動を容易にする点から好ましい。
【００３５】
［第２実施形態］
次に、電池パック１１を可撓性を有する電子機器の駆動用電源として用いた電子機器構成体の例について説明する。
図３は、血圧・体温・脈拍等の生体情報を常時測定して無線送信するウェアラブル携帯端末１３の構成を説明するための説明図である。
【００３６】
生体情報測定装置１２は、温度センサ１２ａ、感圧センサ１２ｂ、情報送信素子１２ｃ、所定の制御回路を備える制御素子１２ｄ、負極側端子１２ｅ、および正極側端子（図示せず）を備えている。
【００３７】
ウェアラブル携帯端末１３においては、生体情報測定装置１２の駆動電源として電池パック１１が用いられている。
具体的には、例えば、図３に示されるように、生体情報測定装置１２の表面に露出した負極側端子１２ｅと電池パック１１に埋設されたコイン型電池１ａの負極Ａとを接続する。同様に、生体情報測定装置１２の表面に露出した正極側端子と電池パック１１に埋設されたコイン型電池１ｄの正極とを接続する。このようにして、生体情報測定装置１２に電池パック１１から電力供給が可能になる。
【００３８】
生体情報測定装置１２は、フレキシブルプリント基板１２ｇ表面に温度センサ１２ａ、感圧センサ１２ｂ、情報送信素子１２ｃ、制御素子１２ｄ等の電子素子を実装してなる回路基板を変形可能な材料で被覆して構成されている。そして、フレキシブルプリント基板１２ｇ表面に形成された負極側電力供給部１２ｈおよび正極側電力供給部（図示せず）はそれぞれ負極側端子１２ｅ、及び正極側端子と接続されている。
【００３９】
生体情報測定装置１２においては、その表面に露出している温度センサ１２ａにより体温を測定し、感圧センサ１２ｂにより血圧を測定する。制御素子１２ｄは、データの取得タイミングや送信タイミング、さらに、電力供給タイミング等を制御する回路を備える。測定されたデータは、情報送信素子１２ｃから受信機を備えた外部の情報処理を担うコンピュータ装置等に無線送信される。
【００４０】
ウェアラブル携帯端末１３を構成する生体情報測定装置１２及び生体情報測定装置１２の駆動電源である電池パック１１はいずれも可撓性を有する。そのために、ウェアラブル携帯端末１３を長時間生体に密着させていても不快を感じない程度の可撓性を維持することができる。また、電池パック１１が変形しても、外筒で保護されたコイン型電池を用いているために、薄型電池を用いた場合に起こりうるような電池構成要素の損傷は起こりえない。
【００４１】
また、電池パック１１は、イオントフォレシス（iontophoresis）経皮投薬装置の駆動用電源として用いることもできる。イオントフォレシス経皮投薬装置の表面には、負極側端子および正極側端子が露出している。イオントフォレシス経皮投薬装置の表面に露出した負極側端子と電池パックに埋設されたコイン型電池の負極とを接続し、イオントフォレシス経皮投薬装置の表面に露出した正極側端子と電池パックに埋設されたコイン型電池の正極とを接続する。
なお、イオントフォレシス経皮投薬装置は、アニオン性薬物が貯蔵される陰極槽とカチオン性薬物が貯蔵される陽極槽とを備えており、陰極槽及び陽極槽はイオントフォレシス経皮投薬装置の表面に露出している。また、負極側端子は陰極槽に接続され、正極側端子は陽極槽に接続されている。陰極槽と陽極槽を生体に密着させ、陰極槽と陽極槽との間に電圧を印加することにより、薬物を生体内に導入することができる。
【００４２】
［第３実施形態］
第３実施形態では、弾性シート材に埋設された、少なくとも１つのコイン型電池と、コイン型電池から供給される電力により駆動される機器とを備えるウェアラブル携帯端末である電子機器構成体について、図２０及び図２１を参照しながら説明する。
【００４３】
前記電子機器構成体は、生体外皮に接触させて状態で作動する持ち運び可能な装置であることが好ましい。その一例として、図２０は、電子機器構成体であるイオントフォレシス経皮投薬装置２０１を示している。イオントフォレシス経皮投薬装置は、電気エネルギーを利用することによりイオン性薬物の生体膜透過を促進させる装置である。
【００４４】
本実施形態におけるイオントフォレシス経皮投薬装置２０１は、弾性シート材２０２と、その内部に埋設された直列に接続されたコイン型電池２０３ａ及び２０３ｂを備える。さらに、イオントフォレシス経皮投薬装置２０１は、弾性シート材２０２に埋設された、アニオン性薬物が貯蔵される陰極槽２０３ｃとカチオン性薬物が貯蔵される陽極槽２０３ｄとを備える。陰極槽２０３ｃ及び陽極槽２０３ｄは弾性シート材２０２の表面に露出している。コイン型電池２０３ａとコイン型電池２０３ｂとは、配線３により直列に接続されている。そして、コイン型電池２０３ａの負極は陰極槽２０３ｃと、コイン型電池２０３ｂの正極は陽極槽２０３ｄと電気的に接続されている。そして、図２１に示すようにイオントフォレシス経皮投薬装置２０１を生体２１０に張り合わせ、コイン型電池２０３ａ，２０３ｂにより陰極槽２０３ｃと陽極槽２０３ｄの間に、数Ｖの電圧を付与する。これにより、薬物が生体２０２の皮膚に移行する。一方、薬物と対をなす内因性イオンが皮膚から陽極槽２０３ｄ中に抽出される。一方、陰極槽２０３ｃ中でもアニオン性薬物のイオン交換が引き起こされることにより電気回路が成立する。
【００４５】
イオントフォレシス経皮投薬装置２０１は弾性シート材を外殻とするために可撓性が高い。そのために、生体２１０に密着させたときの違和感を低減させることができる。
【００４６】
また、弾性シート材に埋設された、少なくとも１つのコイン型電池と、コイン型電池から供給される電力により駆動される機器とを備える電子機器構成体が、生体情報測定装置であってもよい。この場合、前記弾性シート体に、少なくとも１つのコイン型電池とともに埋設される機器としては、第２実施形態で説明した測定装置１２を用いることができる。
【００４７】
［第４実施形態］
第４実施形態では、第１実施形態で説明した電池パックの変形例について詳しく説明する。
図４〜図１３に、本実施形態の電池パックの模式図を示す。なお、図４〜１３において、図１および図２と同じ構成要素には、同じ番号を付している。
【００４８】
図４の電池パック４１は、略長方形の弾性シート材４２を有している。コイン型電池１ａ〜１ｄは、配線３により、接続されている。
図５に、図４のV−V線における電池パック４１の縦断面図を示す。電池パック４１の場合にも、コイン型電池１ａの負極Ａが、弾性シート材４２の表面に露出している。図示していないが、コイン型電池１ｄの正極Ｂも弾性シート材４２の表面に露出している。これらの端子は、電子機器の電極端子との接続部となる。
【００４９】
図６の電池パック６１は、円形の弾性シート材６２を有している。コイン型電池１ａ〜１ｄは配線３により接続されている。
図７に、図６のVII−VII線における電池パック６１の縦断面図を示す。電池パック６１の場合にも、コイン型電池１ａの負極Ａが弾性シート材６２の表面に露出している。図示していないが、コイン型電池１ｄの正極Ｂも弾性シート材６２の表面に露出している。これらの端子は、電子機器の電極端子との接続部となる。
【００５０】
図８の電池パック８１は、楕円形の弾性シート材８２を有している。コイン型電池１ａ〜１ｄは、配線３により、接続されている。
図９に、図８のIX−IX線における電池パック８１の縦断面図を示す。電池パック８１の場合にも、コイン型電池１ａの負極Ａが、弾性シート材８２の表面に露出している。図示していないが、コイン型電池１ｄの正極Ｂも弾性シート材８２の表面に露出している。これらの端子は、電子機器の電極端子との接続部となる。
【００５１】
図１０の電池パック１０１において、弾性シート材１０２は、２つの楕円形をその長軸方向に接合した形状を有する。コイン型電池１ａ〜１ｄは、２つの楕円形の長軸方向に平行にかつ直線状に配置されている。コイン型電池１ａ〜１ｄは、配線３により、接続されている。
図１１に、図１０のXI−XI線における電池パック１０１の縦断面図を示す。図１１に示されるように、電池パック１０１の場合にも、コイン型電池１ａの負極Ａが、弾性シート材１０２の表面に露出しており、コイン型電池１ｄの正極Ｂも弾性シート材１０２の表面に露出している。これらの端子は、電子機器の電極端子との接続部となる。
【００５２】
図１２の電池パック１２１において、弾性シート材１２２は、４つの楕円形をその長軸方向に接合した形状を有する。コイン型電池１ａ〜１ｄは、４つの楕円形の長軸方向に平行にかつ直線状に配置されている。コイン型電池１ａ〜1ｄは、配線３により接続されている。
図１３に、図１２のXIII−XIII線における電池パック１２１の縦断面図を示す。図１３に示されるように、電池パック１２１の場合にも、コイン型電池１ａの負極Ａが、弾性シート材１２２の表面に露出しており、コイン型電池１ｄの正極Ｂも弾性シート材１２２の表面に露出している。これらの端子は、電子機器の電極端子との接続部となる。
【００５３】
以上のように、弾性シート材の形状を種々に変更することにより、多角形状、円形状、楕円形状などの任意の形状の電池パックを得ることができる。
【００５４】
上記では、２つの電極のみが弾性シート材の表面に露出している場合を示したが、３つ以上の電極が弾性シート材の表面に露出していてもよい。その一例を図１４〜１５に示す。図１４〜１５において、図１および２と同じ構成要素には、同じ番号を付している。
【００５５】
図１４に示される電池パック１４１は、基本的には、図１０に示される電池パック１０１と同じ形状を有している。しかしながら、図１５に示されるように、コイン型電池１ａ〜１ｄの各端子が、弾性シート材１４２の表面に露出している。
【００５６】
このように、３つ以上の電池の電極の３つ以上の端子を電池パック１４１の表面に露出させることにより、電池パック１４１は外部機器との接続部を複数有することができる。このため、端子と外部機器との接続を様々な組合せで行うことが可能となる。この結果、用途にあわせて、様々な電圧または容量を選択可能な電池パックを提供することができる。なお、弾性シート材１４２の表面に露出させる電極の数は、外部機器の種類に応じて、適宜決定される。
【００５７】
上記では、コイン型電池１の外装の一部を、弾性シート材の表面に露出させた場合を示したが、電池の外装を弾性シート材の表面に露出させることなく、電池１に接続された接続端子を弾性シート材の表面に露出させてもよい。このような構成を、図１６〜１９を参照しながら説明する。図１６〜１９において、図１および図２と同じ構成要素には、同じ番号を付している。
【００５８】
図１６の電池パック１６１の形状は、基本的には、図１の電池パック１１と同じである。しかし、図１７に示されるように、電池パック１６１は、コイン型電池１ａに接続された第１接続端子１６３および電池１ｄに接続された第２接続端子１６４を有する。第１接続端子１６３と第２接続端子１６４は、電池パック１６１の同じ面の異なる位置に露出している。また、第１接続端子１６３および第２接続端子１６４は、それぞれ、配線３により、コイン型電池１ａおよびコイン型電池１ｄに接続されている。
【００５９】
第１接続端子１６３は、コイン型電池１ａの負極Ａに接続されており、第２接続端子１６４は、コイン型電池１ｄの正極Ｂに接続されている。つまり、第１接続端子１６３と第２接続端子１６４とは、互い反対の極性を有する。
このような第１接続端子１６３および第２接続端子１６４により、電池パック１６１と外部機器とを接続することもできる。
【００６０】
図１８および図１９に、別の例を示す。図１８および図１９の電池パック１８１においては、弾性シート材１８２に、１つのコイン型電池１８３が埋設されている。図１９に示されているように、電池パック１８１は、コイン型電池１８３の負極Ａに接続された第１接続端子１８４、およびコイン型電池１８３の正極Ｂに接続された第２接続端子１８５を有する。第１接続端子１８４および第２接続端子１８５は、電池パック１８１の同じ面の異なる位置に露出している。また、第１接続端子１８４および第２接続端子１８５は、それぞれ、配線３により、コイン型電池１８３の負極Ａおよび正極Ｂに接続されている。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の電池パックは、良好な可撓性を有する。よって、本発明の電池パックは、携帯情報端末、携帯電子機器、医療用機器など、生体に長時間密着させて使用されるとともに可撓性が要求される機器の電源として好適に利用することができる。また、前記電池パックの内部に、電池パックに含まれるコイン型電池から供給される電力により駆動される機器をさらに設けることにより、可撓性を有する電子機器構成体を得ることができる。このような電子機器構成体は、携帯情報端末、携帯電子機器、医療用機器などとして、好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１８３、２０３ａ、２０３ｂ  電池
２、４２、６２、８２、１０２、１２２、１４２、１６２、１８２、２０２  弾性シート材
３ａ、３ｂ、３ｃ  配線
１１、４１、６１、８１、１０１、１２１、１４１、１６１、１８１、２０１  電池パック
１２  外部機器
１２ａ  第１外部機器端子
１６３、１８４  第１接続端子
１６４、１８５  第２接続端子
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性シート材と、前記弾性シート材に埋設された少なくとも１つのコイン型電池とを備えることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記コイン型電池の正極または正極に繋がる正極端子と、負極または前記負極に繋がる負極端子と、が前記弾性シート材表面に露出している請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記弾性シート材がシリコーンゴムである請求項１に記載の電池パック。
【請求項４】
前記弾性シート材の水平方向に並んで２つ以上の前記コイン型電池が配されて可撓性の配線により電気的に接続されており、前記配線が主として前記弾性シート材の厚み方向に対して中央部に配されている請求項１に記載の電池パック。
【請求項５】
前記配線が、前記２つ以上のコイン型電池の電極間の最短距離よりも長くなるような撓みしろを有するように形成されており、前記弾性シート材が撓んだときに前記撓みしろが解消されて前記弾性シート材の変形に追従して前記配線が変形する請求項４に記載の電池パック。
【請求項６】
前記撓みしろが前記弾性シート材中の前記配線の経路に設けられた空隙に収容されている請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
前記２つ以上のコイン型電池が直列に接続されている請求項４に記載の電池パック。
【請求項８】
前記２つ以上のコイン型電池が並列に接続されている請求項４に記載の電池パック。
【請求項９】
請求項１に記載の電池パックと可撓性を有する電子機器とを積層して構成され、前記電子機器が前記電池パックの正極端子及び負極端子を通じて供給される電力により駆動されることを特徴とする電子機器構成体。
【請求項１０】
請求項１に記載の電池パックの前記弾性シート材の内部に、前記コイン型電池から供給される電力により駆動される機器を備えることを特徴とする電子機器構成体。
【請求項１１】
生体外皮に接触させた状態で作動する持ち運び可能な装置である請求項９に記載の電子機器構成体。
【請求項１２】
生体情報測定装置またはイオントフォレシス経皮投薬装置である請求項１１に記載の電子機器構成体。
【請求項１３】
生体外皮に接触させた状態で作動する持ち運び可能な装置である請求項１０に記載の電子機器構成体。
【請求項１４】
生体情報測定装置またはイオントフォレシス経皮投薬装置である請求項１３に記載の電子機器構成体。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010023940.tif 000026
【図２】
2010023940.tif 000027
【図３】
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【図４】
2010023940.tif 000029
【図５】
2010023940.tif 000030
【図６】
2010023940.tif 000031
【図７】
2010023940.tif 000032
【図８】
2010023940.tif 000033
【図９】
2010023940.tif 000034
【図１０】
2010023940.tif 000035
【図１１】
2010023940.tif 000036
【図１２】
2010023940.tif 000037
【図１３】
2010023940.tif 000038
【図１４】
2010023940.tif 000039
【図１５】
2010023940.tif 000040
【図１６】
2010023940.tif 000041
【図１７】
2010023940.tif 000042
【図１８】
2010023940.tif 000043
【図１９】
2010023940.tif 000044
【図２０】
2010023940.tif 000045
【図２１】
2010023940.tif 000046
【図２２】
2010023940.tif 000047
【図２３】
2010023940.tif 000048
【国際調査報告】
2010023940.tif 000049
2010023940.tif 000050