Sensor de presión extensible de gran área para superficies textiles.

Sensor de presión extensible de gran área para superficies textiles,

del tipo que comprende un soporte sobre el que se imprime una tinta conductora susceptible de transmitir una señal eléctrica impresa mediante cualquier técnica de impresión conocida. Más concretamente, el sensor de presión está caracterizado porque dicho soporte es flexible, extensible y elástico, y sobre dicho soporte se encuentra impresa una pluralidad de pistas principales de tinta o pasta conductora extensible y elástica; sobre dicha pluralidad de pistas principales se encuentra impresa una pluralidad de deposiciones tinta o pasta piezoresistiva actuando a modo de puntos de detección de presión, y estando cada una de estas deposiciones vinculada a una pista secundaria de tinta o pasta conductora extensible y elástica, que se encuentra también impresa sobre dicho soporte, resultado todas las pistas, principales o secundarias, conectadas a un sistema de control sin que se crucen entre sí.

Sensor de presión extensible de gran área para superficies textiles 5 Objeto de la invención

La presente solicitud de Patente tiene por objeto el registro de un sensor de presión extensible de gran área en superficies textiles, entendiéndose por gran área cualquier superficie con un área mayor a 1 mm2. Cabe destacar, que debido a las propiedades mecánicas del conjunto de los materiales y soportes textiles, al uso de tintas conductoras y piezoresistivas extensibles, así como los sistemas de deposición de las mismas, el sensor de presión objeto de esta invención comprende unas propiedades mecánicas tales como una flexibilidad incluso hasta el pliegue total de la superficie del sensor, extensibilidad y elasticidad. Este sensor de presión mantiene su funcionalidad incluso en estados de flexibilidad y extensibilidad, siendo capaz el sensor de presión de recuperar su forma gracias a las propiedades elásticas del soporte una vez finaliza la deformación exterior que recibe.

Más concretamente, este sensor de presión de gran área presenta una pluralidad de pistas realizadas en tinta o pasta conductora sobre las se imprimen una pluralidad de puntos de detección realizados en tinta o pasta piezoresistiva, de modo que estos puntos de detección permiten cuantificar la presión o fuerza normal aplicada sobre ellos y transmitirla a través de dichas pistas hasta un sistema de control. De este modo, el sistema de control permite transmitir la presión detectada a un medio de representación gráfica, que es capaz de realizar una representación visual de las presiones producidas a lo largo de la superficie de este sensor de presión, siendo está representación gráfica denomina mapa de presiones.

Antecedentes de la invención Actualmente, son conocidos sensores de presión sobre soportes textiles, compuestos por una capa base de tejido sobre la que se integra una capa conductora, que suele estar compuesta por hilos, láminas plásticas u otros materiales conductores aplicados como pastas o tintas, pero que en ningún caso son extensibles. Adicionalmente, para el correcto funcionamiento de estos materiales conductores, estos deben ser cubiertos por una capa encapsuladora, con propiedades aislantes, que a su vez esta capa encapsuladora se cubre con una capa de tejido superior.

Por un lado, cabe destacar que a día de hoy, son conocidas las tintas conductoras que son obtenidas a partir de la dispersión de partículas conductoras en polímeros de resinas con propiedades conductoras. Adicionalmente,

esta configuración proporciona a la tinta una textura a modo de pasta, es decir a modo de fluido pseudoplástico, que le permite ser impresa según cualquier método de impresión conocido.

Por otro lado, también son conocidos los materiales piezoresistivos compuestos por materiales de resistencia variable al ser sometidos a una presión externa, aunque el solicitante no conoce el uso de estos materiales piezoresistivos en forma de puntos de detección, realizados en tinta o pasta, impresos sobre tinta conductora que formen parte de un sensor de presión flexible, elástico y extensible.

Actualmente, muchos de estos sensores son del tipo capacitivo, y por tanto presentan elementos capacitivos para la detección de la presión. Este tipo de solución técnica tienen como inconveniente que consumen una 45 elevada cantidad de electricidad y que presentan baja resolución espacial, es decir, los elementos son de un tamaño comparativamente más grande que los sensores de tipo resistivo. Debido a esta configuración muchos sensores requieren de un conversor de señal para obtener una medida eléctrica capaz de ser procesada por un sistema de control.

De este modo, se obtienen sensores de presión incapaces de indicar que magnitud de presión reciben, es decir únicamente detectan si hay o no hay presión en un punto, o unos puntos determinados. Adicionalmente, debido su configuración de varias capas estos sensores presentan un gran grosor, poca flexibilidad y en ningún caso son extensibles.

Finalmente, no son conocidos por el solicitante sensores de presión de gran área flexibles y extensibles aplicados en textiles, que funcionen incluso en sus estados de flexibilidad y extensibilidad.

Descripción de la invención El sensor de presión extensible de gran área para superficies textiles objeto del presente registro, resuelve los inconvenientes anteriormente citados, aportando, además, otras ventajas adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se acompaña a continuación.

Este sensor de presión extensible de gran área para superficies textiles es del tipo que comprende un soporte o 65 sustrato sobre el que se imprime una tinta o pasta conductora susceptible de transmitir una señal eléctrica impresa mediante cualquier técnica de impresión conocida. Más concretamente, el sensor de presión está caracterizado porque dicho soporte es flexible, extensible y elástico, y sobre dicho soporte se encuentra impresa una pluralidad de pistas principales de tinta o pasta conductora extensible y elástica; sobre dicha pluralidad de pistas principales se encuentra impresa una pluralidad de deposiciones tinta o pasta piezoresistiva actuando a modo de puntos de detección de presión, y estando cada una de éstas deposiciones vinculada a una pista secundaria de tinta o pasta conductora extensible y elástica, que se encuentra también impresa sobre dicho soporte, resultado todas las pistas, principales o secundarias, conectadas a un sistema de control sin que se crucen entre sí.

Dicha tinta piezoresistiva es capaz de modificar su resistencia cuando su superficie es sometida a una presión, y gracias a las pistas, primarias y secundarias, ésta variación de la resistencia de la tinta piezoresistiva es detectada por un sistema de control que analiza los datos recibidos, incluso cuando todo el sensor de presión está sometido a flexión o extensión, gracias a las características mecánicas del sustrato y de ambas tintas. Más concretamente, esto es debido principalmente a las características mecánicas del soporte y al hecho de que la tinta conductora está formada por una dispersión de partículas conductoras en polímeros de resinas intrínsicamente conductoras, de modo que cuando se imprimen las pistas la dispersión de partículas conductoras se reparten por dicho material polimérico, creando una red de contactos eléctricos capaces de transmitir electricidad, ya que presentan una conductividad suficiente para permitir que la corriente fluya entre la dispersión de partículas conductoras, incluso cuando el material se encuentra sometido a extensión.

Adicionalmente, debido a que el soporte del sensor de presión está realizado en un material flexible, extensible y elástico, del tipo textil que puede recuperar su tamaño y forma original, sin romperse, después de ser sometido a cualquier tipo de fuerza mecánica externa realizable por un ser humano que lo extienda o lo pliegue, y a que las pistas, primarias o secundarias, están realizadas con tinta conductora que también es extensible y elástica.

Opcionalmente, cada deposición de tinta piezoresistiva puede estar cubierta por una deposición de tinta conductora de la misma forma que la deposición de tinta piezoresistiva, encontrándose en contacto con la pista secundaria, y pudiendo estar ésta tinta conductora depositada mediante cualquier técnica de impresión conocida convencional.

Habitualmente, la impresión de cualquiera de las tintas se realiza mediante serigrafía o por inyección de tinta, sobre un soporte de tipo textil. Concretamente, las pistas realizadas con tinta conductora describen formas extensibles con ángulos alternativos entrantes y salientes. Adicionalmente, dicha tinta conductora comprende partículas de fibras de grafeno dispersas en un polímero conductor y la tinta piezoresistiva comprende una dispersión de materiales conductores o grafitos sobre una matriz polimérica con una configuración poligonal o circular. Gracias a esta configuración de las pistas, se consigue una mayor extensibilidad de las mismas, que utilizando pistas impresas en una configuración de línea recta, para un soporte o sustrato de idénticas características.

Cabe destacar, que ventajosamente todas las tintas o pastas necesarias para conseguir un sensor de presión sobre dicho soporte o sustrato se integran en un solo proceso de impresión, lo que genera, un proceso de fabricación del sensor de presión muy sencillo y rápido, utilizando habitualmente la técnica conocida como “Roll to Roll”, utilizada en la producción de dispositivos electrónicos en soportes flexibles en los que habitualmente el proceso de fabricación comprende varios tratamientos o impresiones realizados en línea...

1. Sensor de presión extensible de gran área para superficies textiles, del tipo que comprende un soporte o sustrato sobre el que se imprime una tinta o pasta conductora susceptible de transmitir una señal eléctrica 5 impresa mediante cualquier técnica de impresión conocida, caracterizado porque dicho soporte es flexible, extensible y elástico, y sobre dicho soporte se encuentra impresa una pluralidad de pistas principales de tinta o pasta conductora extensible y elástica; sobre dicha pluralidad de pistas principales se encuentra impresa una pluralidad de deposiciones tinta o pasta piezoresistiva actuando a modo de puntos de detección de presión, y estando cada una de éstas deposiciones vinculada a una pista secundaria de tinta o pasta conductora extensible y elástica, que se encuentra también impresa sobre dicho soporte, resultado todas las pistas, principales o secundarias, conectadas a un sistema de control sin que se crucen entre sí.

2. Sensor de presión, según la reivindicación 1, caracterizado porque cada deposición de tinta piezoresistiva está cubierta por una deposición de tinta conductora de la misma forma que la deposición de tinta piezoresistiva y

encontrándose en contacto con la pista secundaria, pudiendo estar ésta tinta conductora depositada mediante cualquier técnica de impresión conocida convencional.

3. Sensor de presión, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha pluralidad de deposiciones de tinta piezoresistiva presentan una configuración poligonal. 20

4. Sensor de presión, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha pluralidad de deposiciones de tinta piezoresistiva presentan una configuración circular.

5. Sensor de presión, según la reivindicación 1, caracterizado porque la impresión de cualquiera de las tintas se 25 realiza mediante serigrafía.

6. Sensor de presión, según la reivindicación 1, caracterizado porque la impresión de cualquiera de las tintas se realiza mediante inyección de tinta.

7. Sensor de presión, según la reivindicación 1, caracterizado porque el soporte es de tipo textil.

8. Sensor de presión, según la reivindicación 1, caracterizado porque las tintas pastas conductoras describen formas extensibles con ángulos alternativos entrantes y salientes.

9. Sensor de presión, según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque dicha tinta o pasta conductora comprende partículas de fibras de grafeno dispersas en un polímero conductor.

10. Sensor de presión, según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque dicha tinta o pasta piezoresistiva comprende una dispersión de materiales conductores o grafitos sobre una matriz polimérica.