ES2946658A1 - Sensor textil de tacto - Google Patents

Abstract

Sensor textil de tacto. La presente invención se refiere a un sensor textil de tacto, caracterizado porque comprende: - un sustrato textil base que comprende al menos una capa de material, y - una capa de no tejido, de color diferente al del sustrato textil base, dispuesta al menos parcialmente sobre la superficie del sustrato textil. Y a su uso en sectores en los que se precise saber si un objeto ha sufrido rozamientos susceptibles de degradar su calidad o hacerlo inservible para nuevos usos, como el sector sanitario.

Description

DESCRIPCIÓN

SENSOR TEXTIL DE TACTO

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca en el campo de la preparación de nuevos sensores de tacto, en particular para superficies textiles

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Al confeccionar los equipos de protección individual (EPIs) se tienen en cuenta los riesgos de las personas que van a proteger, pero no siempre se suele considerar que el trabajador estará durante largos periodos de tiempo en contacto directo con dichos EPIs y que esto puede provocar una serie de efectos en la salud derivados de su uso. La causa de la transmisión de enfermedades por infecciones se ha estudiado por varios autores y se ha determinado que, con prevención, un 70% de las enfermedades se podrían evitar con cierta protección. Aunque los niveles de contagio disminuyan, se ha observado que la mortandad de estas enfermedades se mantiene en el 11% en países como Estados Unidos y puede llegar hasta el 50 % cuando el contagio se genera en las UCIs (unidades de cuidados intensivos) de países desarrollados como por ejemplo los europeos. A pesar de que el problema está muy extendido en el sistema sanitario de todo el mundo no se ha alcanzado todavía una solución válida para evitar el alto número de infecciones que se produce.

Las personas nos tocamos la cara con frecuencia diariamente, toques que son la mayoría de las veces de forma inconsciente y su frecuencia, el punto de contacto y el área están relacionados con las demandas cognitivas y emocionales. El toque de producto sanitario puede inducir a contaminaciones de productos como los Equipos de protección individual EPIs, tales como mascarillas u otros como los monos o buzos de protección que se emplean para acercarse a un paciente.

Estos auto-toques producidos en las mascarillas contaminadas convierten a estas en un fómite más produciendo un riesgo de contagio por autoinoculación [6], sobre todo, en profesionales sanitarios que están en contacto con pacientes con COVID-19 u otras enfermedades contagiosas. El promedio de toques observados en estos profesionales es de 3,3 toques por hora.

Estos toques o los roces involuntarios generados como consecuencia de la actividad que se desarrolla en una jornada laboral pueden mermar o reducir la protección del EPI, por lo que se hace imprescindible en determinadas ocasiones, renovar la protección con anterioridad al periodo estipulado. De ahí surge la idea de desarrollar un sensor de tacto que evidencie la existencia de tocamientos o roces involuntarios alertando de la necesidad de cambio. No obstante, se deduce que este sensor puede ser de aplicación a otros campos que disten del sector sanitario.

En la actualidad los sensores de tacto existentes se centran en dispositivos electrónicos, que se basan en la presencia de transistores y que actúan mediante sistemas capacitivos basados en circuitos electrónicos, de modo que se altera el flujo de corriente. También existen sensores que se pueden activar por presión, pero por norma general se trata de sistemas que incluyen elementos metálicos.

El sensor de la presente invención es un elemento textil configurado por distintas partes, pero todas ellas a partir de fibras y elementos textiles.

El documento CN213307598U divulga una máscara que cambia de color, que comprende un cuerpo de máscara y unas bandas elásticas dispuestas a ambos lados del cuerpo de la máscara. El cuerpo de la máscara comprende una capa interior, una capa de filtro, y una primera y una segunda capa de color, con diferentes colores, dispuestos secuencialmente desde el interior hacia el exterior.

La primera capa de color y la segunda capa de color constituyen una capa que cambia de color. La primera capa de color y la segunda capa de color hechas de telas no tejidas están unidas, pero no conectadas de forma fija. La primera capa de color es de un solo color o múltiples colores. La segunda capa de color es de un solo color o múltiples colores. Siendo el color de ambas capas diferente.

A consecuencia del uso de la mascarilla, al no estar las capas fijadas la una sobre la otra, se produce un movimiento relativo entre ambas capas coloreadas, por lo que el color de la mascarilla cambiará en respuesta a la luz recibida por la máscara y dicho movimiento relativo entra capas.

Existen diferencias esenciales entre el producto divulgado por CN213307598U y la presente invención:

- La composición de ambos es distinta, puesto que CN213307598U divulga un producto que comprende:

^o un cuerpo de máscara con al menos tres capas de material, y ^o bandas elásticas sobre dicho cuerpo de máscara

mientras que la presente invención protege un sensor textil de tacto constituido por dos capas:

- Sustrato de naturaleza textil de una o varias capas de material

- Capa de material no tejido dispuesto sobre el primero, que se dispone sobre toda o parte de la superficie del sustrato textil a diferencia de las bandas elásticas.

Además presentan diferencias en la naturaleza química de las capas, y derivadas de las diferencias en la constitución del producto, presentan diferencias esenciales en su modo de funcionamiento: el producto divulgado por CN213307598U basa su funcionamiento en cambios de color por el efecto óptico creado por la acción de la superposición de las dos capas, y se trata de un cambio de color estético. Sin embargo, en el sensor textil de tacto de la presente invención se trata de un cambio de color funcional, advirtiendo de la necesidad de cambio por posible contaminación externa de la tela, advirtiendo de una contaminación cruzada por contacto. En el caso de la presente invención se pretende que no se vea la capa de sustrato textil que ha sido recubierta total o parcialmente por el no tejido, de modo que cuando empiece a ser visible, está indicando que existe un cierto nivel de degradación del producto. En consecuencia, el sensor textil de tacto de la invención tiene la ventaja de que se puede implantar en cualquier tipo de EPI o material sanitario que requiera de control de aislamiento por contacto o de control de tocamiento por necesidad extrema de esterilidad en su uso. Y además se puede desarrollar con diferentes grados de sensibilidad al tocamiento en función del grado de asepsia que requiera dicho producto sanitario o EPI.

El documento WO2016033790A1 divulga una mascarilla para el filtrado de sustancias nocivas para la protección de un usuario. Dicha actividad filtradora se monitoriza por medios de cambio de color e indicar así el fin de vida útil.

La mascarilla cuenta con un material de tela no tejida filtrante, un indicador de fin de vida útil constituido por uno o más productos químicos incorporados al material de tela no tejida. Dichos productos químicos son susceptibles de reaccionar con agua y el dióxido de carbono como indicadores de viraje de pH o gel de sílice. En posibles elaboraciones, los indicadores químicos se pueden incorporar por medio de la adición de fibras en el material de tela no tejida.

El sensor textil de tacto según la presente invención es de una constitución mucho más simple, ya que no precisa indicadores de pH, lo que constituye una diferencia esencial y además, una ventaja respecto al producto divulgado por WO2016033790A1.

El documento ES1269157U divulga una mascarilla desechable con elementos modificadores del color que sirven para la señalización de la vida útil de la máscara.

La mascarilla desechable, informativa del estado de vida útil, comprende un elemento reactivo (1) que varía de color en función de su grado de saturación y por tanto de su grado de filtración en cada momento.

El sensor textil de tacto según la presente invención es de una constitución mucho más simple, ya que no ningún elemento reactivo como indicador del fin de la vida útil de la mascarilla, lo que constituye una diferencia esencial y además, una ventaja respecto al producto divulgado por ES1269157U.

Los documentos CN111602881A y CN112826160A divulgan sendas máscaras con medios de indicación de fin de vida útil por medio de capas de material no textil dispuestas en la cara exterior de la mascarilla. En el caso del documento CN112826160A la capa exterior de material no textil presenta dos franjas sensitivas a la humedad (13 y 14) que reaccionan al tiempo de uso. En el caso del documento CN111602881A los indicadores dispuestos en la máscara reaccionan al pH del medio modificado por el sudor del usuario, que provoca un viraje de color visible para el usuario.

El producto sensor de tacto según la presente invención es de una constitución mucho más simple, ya que no ningún elemento especial (como franjas sensitivas de la humedad en el caso de CN112826160A, o indicador de pH en el caso de CN111602881A) como indicador del fin de la vida útil de la mascarilla, lo que constituye una diferencia esencial y además, una ventaja respecto al producto divulgado por estos documentos.

Los documentos WO2020223638A1, CN111887516A y US4043331A divulgan métodos de elaboración de materiales textiles, adecuados para su uso en mascarillas o equipos EPI. Estos documentos describen diferentes aspectos del método de electrohiladura para formar un sustrato de nanofibras.

Además de las diferencias en los productos divulgados por estos documentos, la presente invención proporciona un mecanismo de señalización de fin de vida útil diferente y soportado por características técnicas relativas a la constitución física y química del propio producto

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sensor textil de tacto, caracterizado porque comprende:

- un sustrato textil base que comprende al menos una capa de material, y

- una segunda capa de no tejido superpuesto de color diferente al del sustrato textil base, dispuesta al menos parcialmente sobre la superficie del sustrato textil. (ver figura 3)

El término "textil” tiene el significado habitual, es decir, un material capaz de reducirse a hilos y ser tejido.

El sustrato textil puede ser monoaxial, biaxial, triaxial o multiaxial.

El espesor de la capa o capas de sustrato textil es del orden de milímetros, por ejemplo, entre 0,1 mm y 50 mm.

El material del sustrato textil base puede ser de fibras naturales como algodón, cáñamo, yute, ramio, sisal, esparto, lino, lana, seda, fibras artificiales como viscosa, lyocel, modal, cupro, acetato, sintéticas como poliéster, poliamida, polipropileno, polietileno, acrílica, policloruro de vinilo, poliuretano, poliacrilonitrilo, acetato de celulosa, o cualquier otra fibra polimérica, así como fibras inorgánicas, tales como carbono, vidrio, basalto.

El material del sustrato textil base puede ser también un material no tejido, por ejemplo, de polipropileno (PP), mencionado anteriormente.

El sustrato textil de base está al menos parcialmente recubierto por, al menos, una capa de no tejido de color diferente al color del sustrato textil base.

La capa de no tejido está compuesta por una deposición de nanofibras. Estas nanofibras son de un material polimérico, el cual debe ser un material capaz de conducir a la obtención de nanofibras. Este material polimérico puede ser, por ejemplo, poliamida, poliuretano, polibenziimidazol, poliacrilonitrilo, polivinil alcohol, ácido poliláctico, polietilen óxido, polietilen tereftalato, poliestireno, polivinil fenol, cloruro de polivinilo, celulosa, acetato de celulosa, colágeno, quitosano, carbono, y combinaciones de estos polímeros.

De manera opcional, se añade al material polimérico de la capa de no tejido cualquier colorante que pueda dar color, para poder diferenciarlo del sustrato, concretamente, que genere un cambio de color. Esta alternativa no es necesaria cuando se parte de un sustrato coloreado.

La agrupación de nanofibras debe ser de color diferente al del sustrato textil.

La agrupación de nanofibras está formada por nanofibras con un diámetro comprendido entre 10-1000 nm, de manera preferente entre 10-500 nm

La agrupación de nanofibras se desprende del sustrato textil por la acción mecánica de fricción, roce, etc.

La agrupación de nanofibras se obtiene por un proceso de electrohilatura sobre el sustrato textil.

Las nanofibras tienen un diámetro comprendido entre 10-1000 nm, de manera preferente entre 10 nm y 500 nm.

El proceso de electrohiltaura se lleva a cabo de manera convencional, por ejemplo, mediante la aplicación de un campo eléctrico entre 5 y 50 kV. Con una distancia entre la extrusión y el colector - que puede ser plano o cilindrico - comprendida entre 5 cm y 30 cm. El sustrato puede ser ubicado en soporte plano (horizontal o vertical) o cilindrico. El tiempo de extrusión (proceso de electrohilatura) del polímero que da lugar a las nanofibras comprende como mínimos de 2 minutos y un máximo de 120 minutos. La composición del polímero se basa en una disolución comprendida entre el 2% y el 50 %. La concentración del colorante oscila entre el 0,05 % y el 20%. El caudal de inyección se sitúa entre 0,05 y 500 mL /h.

En el proceso de electrohilatura se usa como material para las nanofibras disoluciones entre el 0,05 y 20 % de polímero (PLA, PVA, PES, etc) en agua desionizada. Las fibras obtenidas por este conjunto de condiciones adoptan diámetros comprendidos entre 10­ 1000 nm.

La capa de no tejido se desprende parcialmente como consecuencia del frote o roce, permitiendo ver el color del sustrato textil base. La acción del roce o frote generará el desprendimiento de la capa de no tejido y por consiguiente, un cambio de color del conjunto al descubrir el sustrato textil base. Como consecuencia actuará como un indicador de tacto que puede ser de gran utilidad para las mascarillas u otros EPIS que permita evidenciar el contacto excesivo y por tanto la necesidad de desechar el producto y su sustitución por un ejemplar nuevo.

Entre las ventajas de la presente invención se encuentran:

- es un material flexible

- es aplicable utilizar en productos sanitarios, u otro sector en el que se requiera un sensor textil de tacto, por ejemplo, como EPI (equipo de protección individual) - Facilidad de uso (interpretación del resultado sencilla).

Las áreas de aplicación del sensor textil de tacto de la invención son cualquier sector en el que se precise saber si un objeto ha sufrido rozamientos susceptibles de degradar su calidad, por ejemplo:

- sector sanitario y de protección, tales como en equipos EPI, más particularmente mascarillas. El sensor textil de la invención no se integra en un EPI, sino que puede actuar como un EPI

- filtros, por ejemplo en el sector de alimentación o sanitario,

- otros sectores que precisen conocer la existencia de tocamiento o roce con una superficie, tales como alimentación, sanitario, salas blancas, biotecnología, textil, electronica, química.

El sensor textil se puede utilizar para cualquier textil sanitario que pueda requerir de sensor de tacto, sea o no EPI. Puede actuar como EPI o como sensor para pacientes que requieran aislamiento inverso, textiles de un solo uso, como batas quirurjicas, gorros, peucos, gasas, guantes o como sensor para superficies que requieran ser estériles, etc

Breve descripción de las figuras

Figura 1: Imagen de sustrato textil no tejido recubierto de nanofibras rojas.

Figura 2: Imagen de sustrato textil tejido recubierto de nanofibras blancas a); con incidencia de dos dedos b) y sometida a roces diversos c).

Figura 3: Imagen de una realización de la invención mostrando las capas que componen el sensor.

Figura 4: Imagen de un sustrato textil que presenta desgaste por el uso.

Figura 5a: muestra un ejemplo de estructura del sensor según la invención con una capa de sustrato textil base y una capa de no tejido.

Figura 5b: muestra un ejemplo de estructura del sensor según la invención con una capa de sustrato textil base, una capa de no tejido y capas adicionales interiores.

En las figuras las referencias representan lo siguiente:

1: capa de no tejido

2: sustrato textil base

3: otras capas interiores

EJEMPLOS

Para la preparación de la capa de no tejido, se disuelve como polímero alcohol de polivinilo (PVA) al 9% (Peso molecular del PVA = 61.000 g/mol, Proveedor: Sigma-Aldrich) en agua desionizada. Para facilitar y acelerar la disolución del PVA se emplea un agitador electromagnético con una temperatura programa de 80°C y 900 rpm.

A la disolución del 9% de PVA se le añade colorante en una concentración al 1 % y se agita para homogeneizar la mezcla y se añade al equipo de electrohilatura para proceder a su extrusión. La extrusión de la nanofibra sobre el sustrato base ubicado en el colector del equipo de electrohilatura conlleva la unión de los dos materiales: el sustrato textil base y el material de la capa de no tejido.

El sustrato textil base para este ejemplo fue un no tejido de polipropileno (PP) de 50 g/m2. El sustrato textil base se situó sobre el electrodo de colección que posee la maquinaria de electrohilatura, todos los procesos se llevaron a cabo con una distancia entre colectores de 15 cm en posición horizontal. Se utilizan distintos parámetros de electrohilado (en este caso 0,3 mL/h y un voltaje aplicado de 15 kV) y tiempo de extrusión de 30 minutos, en función de la materia colectora utilizada.

El equipo empleado es un equipo de electrohilatura suministrado por Bioinicia.

En la figura 1 se puede observar el efecto del sustrato textil base no tejido spunbonded recubierta por electrohilatura de PVA con colorante rojo en una de las zonas y donde se puede evidenciar el cambio de color de blanco de la tela original al rosado de la zona recubierta.

En la figura 2 se puede observar un sustrato textil base tejido de calada de color oscuro recubierta por nanofibras de color blanco y donde se aprecian las zonas que han sido sometidas a algún roce.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Sensor textil de tacto, caracterizado porque comprende:

- un sustrato textil base que comprende al menos una capa de material, y

- una capa de no tejido, de color diferente al del sustrato textil base, dispuesta al menos parcialmente sobre la superficie del sustrato textil.

2. Un sensor textil de tacto según la reivindicación 1, en el que el sustrato textil base está seleccionado entre monoaxial, biaxial, triaxial y multiaxial.

3. Un sensor textil de tacto según la reivindicación 1 o 2, en el que el sustrato textil base es de un material seleccionado entre algodón, cáñamo, yute, ramio, sisal, esparto, lino, lana, seda, poliéster, poliamida, viscosa, lyocel, modal, polipropileno, polietileno, policloruro de vinilo, poliuretano, poliacrilonitrilo, acetato de celulosa, carbono, vidrio, y sus mezclas.

4. Un sensor textil de tacto según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa de no tejido está compuesta por una agrupación de nanofibras.

5. Un sensor de tacto según la reivindicación 4, en el que las nanofibras son de un material polimérico.

6. Un sensor textil de tacto según la reivindicación 5, en el que las nanofibras son de un material polimérico seleccionado entre poliamida, poliuretano, polibenziimidazol, poliacrilonitrilo, polivinil alcohol, ácido poliláctico, polietilen óxido, polietilen tereftalato, poliestireno, polivinil fenol, cloruro de polivinilo, celulosa, acetato de celulosa, colágeno, quitosano, carbono, y combinaciones de estos polímeros.

7. Un sensor textil de tacto según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que las nanofibras tienen un diámetro comprendido entre 10-1000 nm, de manera preferente entre 10 nm y 500 nm.

8. Uso del sensor textil de tacto definido en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la industria del sector sanitario, preferentemente, en dispositivos de protección, más particularmente EPIS y de forma especial, mascarillas.

9. Un producto que comprende el sensor textil de tacto definido en una de las reivindicaciones 1 a 7, preferentemente, una mascarilla.