ITTO20120477A1

ITTO20120477A1 - Rete di dispositivi elettronici fissati ad un supporto flessibile e relativo metodo di comunicazione

Info

Publication number: ITTO20120477A1
Application number: IT000477A
Authority: IT
Inventors: Alberto Pagani
Original assignee: St Microelectronics Srl
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-12-01
Also published as: CN104350642B; US10715216B2; US20130324041A1; US10250301B2; US20170093024A1; CN107845498A; DE112013002708T5; US20190181918A1; CN104350642A; WO2013178529A3; WO2013178529A2; US9520921B2; CN107845498B

Description

DESCRIZIONE

â€œRETE DI DISPOSITIVI ELETTRONICI FISSATI AD UN SUPPORTO FLESSIBILE E RELATIVO METODO DI COMUNICAZIONEâ€

La presente invenzione Ã ̈ relativa ad una rete di dispositivi elettronici fissati ad un supporto flessibile e ad un relativo metodo di comunicazione.

Come Ã ̈ noto, la maggior parte dei dispositivi elettronici attuali Ã ̈ realizzata in piastrine di silicio grazie alle ottime caratteristiche di tale materiale semiconduttore. Tuttavia, una delle limitazioni del silicio consiste nella sua mancanza di flessibilitÃ , che ne impedisce l'uso in alcune applicazioni. Ad esempio, essi sono poco adatti per l'applicazione su tessuti o altri substrati che, per o durante il loro uso, possono essere piegati. D'altra parte, i materiali alternativi attualmente allo studio, quali materiali polimerici conduttori o semiconduttori, hanno caratteristiche elettriche incomparabilmente peggiori rispetto al silicio, per cui al momento non rappresentano una alternativa utilizzabile.

Sono quindi desiderabili soluzioni che consentono la realizzazione di circuiti o reti di dispositivi elettronici di tipo flessibile. Tuttavia la connessione di dispositivi elettronici di tipo convenzionale a supporti flessibili, ad esempio un tessuto o un supporto plastico, Ã ̈ problematica.

Infatti, attualmente, le connessioni fra i dispositivi elettronici richiedono piste elettriche conduttive che tuttavia comportano limitazioni nel tipo ed entitÃ di flessibilitÃ ammessa. Ad esempio, connettori a nastro di materiale plastico disponibili sul mercato possono essere piegati, ma il raggio di curvatura massimo deve essere molto maggiore, ad esempio dieci volte maggiore, dello spessore del connettore. Un'altra limitazione consiste nel numero di eventi di flessione o piegatura a cui possono essere sottoposti i supporti. Ad esempio, alcuni connettori noti consentono una singola piegatura, ad es. in fase di montaggio, e non possono modificare in seguito la loro disposizione spaziale.

Quindi, sono desiderabili soluzioni in cui il supporto possa essere sottoposto ad eventi di piegatura, flessione, trazione, torsione o ad altri tipi di sforzi, senza danneggiarsi, rompersi, o creare punti e linee di interruzione tali da pregiudicare la continuitÃ elettrica e quindi rendere l'intera rete inutilizzabile.

Scopo della presente invenzione Ã ̈ mettere a disposizione una rete di dispositivi elettronici integrati che superi gli inconvenienti della tecnica nota.

Secondo la presente invenzione vengono realizzati una rete di dispositivi elettronici fissati ad un substrato flessibile e un metodo di comunicazione, come definiti nelle rivendicazioni 1 e, rispettivamente, 24.

Per una migliore comprensione della presente invenzione ne vengono ora descritte forme di realizzazione preferite, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- le figure 1 e 2 mostrano, in vista laterale e in vista dall'alto, una forma di realizzazione della presente rete sotto forma di pannello o nastro intelligente;

- la figura 3 Ã ̈ uno schema a blocchi di un dispositivo appartenente alla presente rete;

- le figure 4a, 4b e 4c mostrano sezioni trasversali, prese lungo il piano di sezione IV-IV di fig. 2, di due differenti implementazioni del dispositivo di fig. 1;

- la figura 5 mostra una differente forma di realizzazione della presente rete, in vista dall'alto;

- le figure 6 e 7 mostrano sezioni trasversali di possibili implementazioni di un dettaglio del dispositivo di fig. 3 ;

- le figure 8 e 9 sono sezioni trasversali di un dettaglio del dispositivo di fig. 3;

- la figura 10 mostra una sezione trasversale di una porzione terminale della presente rete;

- la figura 11 Ã ̈ una vista dall'alto della porzione di fig. 10;

- la figura 12 mostra diverse forme di realizzazione della presente rete, in vista dall'alto;

- la figura 13 Ã ̈ una sezione trasversale di una soluzione di fig. 12;

- le figure 14 e 15 mostrano una differente forma di realizzazione della presente rete, rispettivamente in vista dall'alto e in sezione trasversale prospettica presa lungo il piano XV-XV di fig. 14;

- la figura 16 mostra una differente forma di realizzazione della presente rete, in sezione trasversale;

- la figura 17 mostra una diversa forma di realizzazione della presente rete in vista dall'alto;

- la figura 18 mostra un'altra forma di realizzazione della presente rete, per l'applicazione ad un capo di abbigliamento;

- la figura 19 Ã ̈ uno schema a blocchi della rete di fig. 18;

- le figure 20a e 20b mostrano due esempi di fili conduttivi utilizzabili nella rete di fig. 18;

- le figure 21a e 21b sono rispettivamente una vista dall'alto e in sezione di una implementazione di un nodo della rete di fig. 21;

- le figure 22a, 22b e 23 mostrano varianti del nodo di fig. 21a, in vista dall'alto;

- le figure 24 e 25 sono due possibili sezioni trasversali del particolare di fig. 23;

- la figura 26 Ã ̈ una vista dall'alto di un altro particolare della rete di fig. 18;

- la figura 27a e 27a sono viste dall'alto di un differente particolare della rete di fig. 18;

- le figure 28-30 sono sezioni trasversali di forme di realizzazione di un particolare complementare al particolare di fig. 27;

- la figura 31 mostra una diversa forma di realizzazione della presente rete, ancora per l'applicazione ad un capo di abbigliamento;

- la figura 32 mostra una sezione trasversale del dettaglio ingrandito della rete di fig. 31;

- le figure 33a e 33b mostrano in vista dall'alto, in condizione sbottonata, e in sezione trasversale, in condizione abbottonata, una differente forma di realizzazione del dettaglio ingrandito della rete di fig. 31;

- le figure 34-36 mostrano un'altra variante del dettaglio ingrandito della rete di fig. 31, rispettivamente in vista dall'alto, in sezione trasversale e di un solo lembo del capo di abbigliamento;

- la figura 37 mostra una sezione trasversale di un differente particolare della rete di fig. 31;

- la figura 38 Ã ̈ una vista dall'alto di un particolare complementare a quello di fig. 37, in vista dall'alto; e

- la figura 39 Ã ̈ uno schema a blocchi del collegamento a due reti, ancora per l'applicazione ad un capo o due diversi capi di abbigliamento.

Nelle forme di realizzazione mostrate nelle figure 1-17, un substrato flessibile 15 porta, annegata al suo interno, una pluralitÃ di dispositivi 1, in modo da formare un pannello intelligente 20. I dispositivi 1 sono elettricamente separati, ma collegati magneticamente.

Con specifico riferimento alle figure 1 e 2, il pannello intelligente 20 Ã ̈ a forma di nastro e il substrato flessibile 15 Ã ̈ di materiale flessibile, ad esempio di materiale polimerico quale kapton o teflon, che circonda lateralmente i dispositivi 1 (come si nota dalla fig. 2), ma Ã ̈ a filo con questi superiormente e inferiormente, come si nota in fig. 1.

Il pannello intelligente 20 puÃ² avere tuttavia qualunque forma, non necessariamente allungata.

I dispositivi 1 sono dotati ciascuno di almeno un'antenna 4 di tipo near field. Due strisce magnetiche 17 si estendono al di sopra o all'interno del substrato flessibile 15 in prossimitÃ o contigue alle antenne 4, e preferibilmente le strisce magnetiche 17 hanno larghezza inferiore alla corrispondente dimensione delle antenne. Secondo una forma di realizzazione, e con riferimento all'orientamento mostrato in fig. 2, se i dispositivi 1 posseggono una sola antenna 4, questa Ã ̈ verticalmente allineata ad una delle due strisce magnetiche 17 (come mostrato in fig. 2); se i dispositivi 2 sono dotati di due antenne 4, ciascuna antenna 4 Ã ̈ disposta allineata verticalmente rispetto ad una rispettiva striscia magnetica 17 o a porzioni magnetiche collegate, come discusso sotto.

Le strisce magnetiche 17 hanno prime estremitÃ che possono essere collegate reciprocamente (come indicato con tratteggio con 12) a formare un circuito magnetico chiuso (con possibilitÃ di interruzioni o traferri), e seconde estremitÃ collegate ad un generatore magnetico 18 generante, in uso, un campo magnetico B. In tal modo, come mostrato in fig. 2, il campo magnetico B Ã ̈ confinato all'interno delle due strisce magnetiche 17 ed Ã ̈ diretto in ciascuna di esse in direzione opposta. In pratica, le strisce magnetiche 17 formano un circuito magnetico che, grazie all'accoppiamento con le antenne 4, collega i dispositivi 1 in una rete 14.

Il circuito magnetico consente la trasmissione efficiente di segnali e potenza fra i dispositivi 1 in assenza di contatto fisico/elettrico; inoltre eventuali rotture delle strisce magnetiche 17, ad esempio per effetto di ripetute piegature del substrato flessibile 15, non interrompono il circuito. Inoltre, dato l'accoppiamento magnetico fra le antenne 4 e le strisce 17, sul substrato flessibile 15 non sono necessarie piazzole o regioni di contatto elettrico che ne riducono la flessibilitÃ e possono danneggiarsi; inoltre non Ã ̈ indispensabile che le strisce 17 siano continue, ma possono esistere o crearsi dei gap o traferri, ovvero mancanze di materiale magnetico in uno o piÃ¹ brevi tratti, senza implicare l'interruzione e quindi un malfunzionamento della rete 14. In tal modo, qualora sollecitazioni meccaniche, piegature con piccolo raggio di piegatura o ripetute e/o stress di altro genere (compreso l'invecchiamento), portassero a discontinuitÃ delle strisce magnetiche 17, ciÃ² non pregiudicherebbe la comunicazione fra i dispositivi 1 e/o la loro alimentazione.

La rete 16 delle figg. 1, 2 puÃ² essere ottenuta nel seguente modo: inizialmente i dispositivi 1 vengono incollati su un piatto portante, ad esempio dotato di una superficie adesiva; quindi viene applicato il materiale plastico in condizione liquida o fusa, a temperatura tale da non danneggiare i dispositivi 1, ad esempio tramite spinning; successivamente viene eseguita una fase di polimerizzazione e indurimento del materiale plastico, e infine vengono rimosse le parti di materiale plastico in eccesso dalla superficie superiore, ad esempio mediante un trattamento di attacco e planarizzazione fino a scoprire i dispositivi 1, se desiderato. Infine, se necessario, la struttura ottenuta viene tagliata nelle forme desiderate o suddivisa in diverse parti, ad esempio diversi nastri.

Le strisce magnetiche 17 possono essere realizzate ad esempio per stampaggio a getto di inchiostro ("inkjet printing"), utilizzando un inchiostro usato nell'industria a semiconduttori, dotato di particelle magnetiche al suo interno. In alternativa, puÃ² essere utilizzata la tecnica di "aerosol printing" di materiale magnetico oppure le strisce magnetiche 17 possono essere pre-stampate e applicate. Ad esempio, esse possono essere realizzate di materiale magnetico dolce ("soft"), quale CoZrTa, FeHfH(O) e simili, scelto anche in base alle frequenze utilizzate per le comunicazioni fra i dispositivi 1. Nel caso di alte frequenze, dell'ordine di qualche GHz, il materiale puÃ² essere sottoposto a fasi termiche di annealing in presenza di campo magnetico (magnetic annealing) per ottimizzare le caratteristiche del materiale magnetico.

In alternativa, come discusso in seguito con riferimento alla figura 4a, le parti di materiale polimerico del substrato flessibile 15 circondanti anche superiormente i dispositivi 1 non vengono rimosse. In tal caso, Ã ̈ anche possibile applicare uno strato di materiale polimerico sul lato posteriore del pannello 20, dopo averlo ribaltato. In questo caso, i dispositivi 1 risultano completamente annegati nel substrato flessibile 15. E' anche possibile applicare l'ulteriore strato di materiale polimerico dopo la realizzazione delle strisce magnetiche 17, annegandole in tal modo all'interno del pannello 20.

La figura 3 mostra la struttura di base di un dispositivo 1 facente parte della rete 14. Nella sua struttura basilare, ciascun dispositivo 1 comprende una parte elettronica 2 e l'antenna 4. Inoltre, possono essere previsti uno o piÃ¹ elementi non elettronici 8, collegati alla parte elettronica 2. Il dispositivo 1 puÃ² anche comprendere piÃ¹ di una antenna, tipicamente due antenne 4, come discusso sotto.

A sua volta, la parte elettronica 2 include un circuito integrato 7 e un circuito di ricetrasmissione 3.

Ad esempio, l'unitÃ elettronica 7 (rappresentata in figura genericamente da componenti elettronici 9) puÃ² operare, eventualmente insieme ai componenti non elettronici 8, come sensore, attuatore, interfaccia, elettrodo; inoltre, il circuito integrato 7 puÃ² essere una memoria, un'unitÃ di controllo, un'unitÃ di alimentazione, un convertitore, un adattatore, un circuito digitale, un circuito analogico, un circuito RF, ecc.

Lo o gli elementi non elettronici 8, di tipo elettrico/meccanico/chimico, possono essere ad esempio sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS, NEMS, ad esempio costituenti sensori o attuatori), oppure elettrodi, pozzetti, celle, fiale per liquidi, microcanali, ecc.

Il circuito di rice-trasmissione 3 puÃ² essere realizzato fisicamente separato dal circuito integrato 7 o insieme a questo.

Il circuito di ricetrasmissione 3 ha la funzione di collegare il circuito integrato 7 con l'antenna 4 per trasmettere e/o ricevere segnali e/o potenza e tipicamente comprende un transponder o un transceiver e circuiti convertitori AC/DC e/o DC/AC.

Ciascuna antenna 4 Ã ̈ formata in prossimitÃ di una superficie maggiore 10 del dispositivo 1 o Ã ̈ affacciata a questa, ed Ã ̈ generalmente realizzata come antenna a spire (a spira singola o multipla), anche se Ã ̈ possibile usare anche congiuntamente altri tipi di antenne, come ad esempio dipoli hertziani, oppure interfacce di tipo capacitivo. In particolare, l'antenna puÃ² essere realizzata come insegnato nella domanda di brevetto WO 2010/076187.

Il dispositivo 1 puÃ² comprendere inoltre una via magnetica 13 si estende al suo interno, al di sotto dellâ€™antenna 4 (rispetto alla superficie maggiore 10) o all'interno dell'antenna 4 stessa (come descritto ad esempio nella domanda di brevetto succitata WO 2010/076187) fino ad una seconda superficie maggiore 11 opposta alla prima superficie maggiore 10; la via magnetica 13 Ã ̈ elettricamente disaccoppiata dall'antenna 4. La via magnetica 13 ha forma, ad esempio, di tronco di piramide o di tronco di cono rovesciato.

Come accennato, il dispositivo 1 puÃ² essere costituito essenzialmente da una piastrina o chip a semiconduttore o da un sistema complesso. Tipicamente, se il dispositivo integrato 1 Ã ̈ costituito da una piastrina (come mostrato ad esempio in fig. 4a), questa include un substrato semiconduttore 21 e uno strato dielettrico 22. Il substrato semiconduttore 21, ad esempio di silicio, alloggia la parte elettronica 2 ed eventualmente gli elementi non elettronici 8 (almeno parzialmente, dato che, in talune applicazioni, questi possono sporgere dal dispositivo 1); lo strato dielettrico 22 alloggia la o le antenne 4 e le eventuali connessioni interne di materiale conduttore, ad esempio di metallo, che costituisce i vari livelli di metallizzazione collegati da vie, in modo noto e non mostrato.

Viceversa, se il dispositivo integrato 1 Ã ̈ un sistema piÃ¹ complesso, esso puÃ² essere costituito da un involucro ("casing") alloggiante sistemi e dispositivi incapsulati, ad esempio SoC (System-on-Chip), SiP (System-in-Package), a loro volta integranti la parte elettronica 2 e/o gli elementi non elettronici 8, e la o le antenne 4. Ad esempio, il dispositivo 1 puÃ² essere incapsulato usando una tecnica simile a quella di "wafer level chip scale packaging", applicando una resina di stampaggio su una superficie maggiore e sui lati della fetta, girando la fetta stessa e realizzando il resto del sistema sulla faccia libera.

Ad esempio, nella forma di realizzazione della fig. 4a, il dispositivo 1 Ã ̈ costituito da una piastrina. Inoltre, qui, il substrato flessibile 15 circonda completamente il dispositivo 1 e le strisce magnetiche 17. In alternativa, come indicato, il substrato flessibile 15 potrebbe essere a filo con la superficie superiore e/o inferiore della piastrina e le strisce magnetiche 17 potrebbero estendersi al di sopra del substrato flessibile 15; inoltre la piastrina 1 potrebbe avere due antenne 4.

La fig. 4b mostra ancora un dispositivo 1 formato da una piastrina, che qui Ã ̈ ricoperta, su tutta la sua superficie esterna, da un involucro ("package") 23 di resina stampata. In questo caso, almeno una via magnetica 24 Ã ̈ formata attraverso l'involucro 23, allineata verticalmente all'antenna 4 e a una delle due strisce magnetiche 17. Nell'esempio mostrato, il dispositivo 1 ha due antenne 4; di conseguenza, sono presenti due vie magnetiche 24, direttamente a contatto con le rispettive strisce magnetiche 17. Qui, il substrato flessibile 15 circonda il dispositivo 1 solo lateralmente, ma potrebbe circondarlo anche superiormente e/o inferiormente.

In questo modo, il dispositivo 1 risulta piÃ¹ robusto, essendo protetto esternamente dall'involucro 23.

Nel dispositivo 1 di fig. 4b, le antenne 4, le vie magnetiche 24 e le strisce magnetiche 17 sono tutte poste su uno stesso lato (superiore) del dispositivo 1. Tuttavia, esse possono essere disposte sia nella porzione superiore sia nella porzione inferiore del dispositivo 1. Ad esempio, in una variante non mostrata, entrambe le antenne 4, una sola via magnetica 24 e una sola striscia magnetica 17 possono essere disposte nella parte superiore del dispositivo 1 e l'altra via magnetica 24 e l'altra striscia magnetica 17 possono essere disposte nella parte inferiore. In questo caso, una pista magnetica (non mostrata) che circonda lateralmente il dispositivo 1 puÃ² collegare reciprocamente la via magnetica posta inferiormente alla relativa antenna disposta superiormente, oppure in alternativa puÃ² essere presente una via magnetica 13 analoga a quella di fig. 3.

In una forma di realizzazione mostrata in fig. 4c, l'antenna 4 non Ã ̈ piÃ¹ realizzata sostanzialmente parallela alle superfici 10 e 11 del dispositivo 1, ma si estende sostanzialmente parallela ad un piano verticale. Ad esempio, l'antenna 4 puÃ² essere formata in parte (prima porzione 400) nello strato dielettrico 22 del dispositivo 1, e in parte (seconda porzione 401) in uno strato superiore 14, costituito dal substrato flessibile 15 (analogamente a quanto mostrato in fig. 4a) o da uno strato separato, quale una scheda a circuito stampato flessibile. In questo modo, l'antenna 4 puÃ² circondare la striscia magnetica 17. La seconda porzione 401 puÃ² essere realizzata con tecniche note, come ad esempio tramite fili di collegamento ("wire bonding") o piste di materiale conduttivo connessi a terminali di contatto ("pad", non mostrati) del dispositivo 1. In una variante la seconda porzione 401 puÃ² essere circondata o compresa in un involucro 23 simile a quello di fig. 4b. Inoltre, sebbene la fig. 4c mostri l'antenna 4 formata da due spire, il numero di spire puÃ² essere differente (una o piÃ¹ di due).

La fig. 5 mostra una forma di realizzazione in cui le strisce magnetiche 17 non hanno forma di linea retta continua, ma sono costituite da segmenti di qualunque forma, anche curva. Tale soluzione risulta vantaggiosa nel caso che il substrato flessibile 15 subisca frequenti piegature e flessioni, in quanto conferisce una maggior flessibilitÃ alle strisce magnetiche 17, soprattutto in direzione trasversale alla lunghezza del pannello intelligente 20. La flessibilitÃ delle strisce magnetiche 17 puÃ² anche essere incrementata se ciascuna di esse Ã ̈ formata dalla sovrapposizione di piÃ¹ strati, nel qual caso viene aumentata la loro flessibilitÃ in direzione dello spessore del pannello intelligente 20.

In fig. 5, inoltre, anche i dispositivi 1 sono disposti in modo non allineato rispetto alla direzione longitudinale del pannello intelligente 20.

Le figg. 6 e 7 mostrano due alternative di accoppiamento fra due antenne 4 e il rice-trasmettitore 3 di uno stesso dispositivo 1. In fig. 6, le antenne 4 sono disposte in serie fra loro e al rice-trasmettitore 3. Quindi, per effetto del campo magnetico B concentrato nelle strisce magnetiche 17, all'interno delle antenne 4 si genera una corrente Ia, di ampiezza uguale per entrambe, ma percorrente le spire delle due antenne 4 in direzioni opposte. In pratica, in una delle due antenne 4 si ha una conversione di energia da magnetica ad elettrica e nell'altra antenna 4 si ha una conversione di energia da elettrica a magnetica.

Introducendo una modulazione del campo magnetico, Ã ̈ possibile la trasmissione e la ricezione di segnali elettrici. Infatti, la corrente Ia generata in una prima delle due antenne 4 fluisce anche nel ricetrasmettitore 3 che quindi, oltre a prelevare potenza, estrae i segnali elettrici modulati in ingresso e li trasmette al circuito integrato 7 (fig. 3). Inoltre, il rice-trasmettitore 3 riceve dal circuito integrato 7 segnali elettrici di uscita, li fornisce all'altra antenna 4 e questa li trasmette alla striscia magnetica 17 ad essa accoppiata. Il rice-trasmettitore 3, in particolare, puÃ² contenere un convertitore AC/DC e AC/DC; la trasmissione e la ricezione possono inoltre avvenire in entrambe le antenne.

Ad esempio, la modulazione potrebbe essere di tipo ASK (Amplitude Shift Keying) e riguardare il 10% dellâ€™ampiezza del campo magnetico B, mentre il restante 90% essere dedicato all'alimentazione di potenza. Le frequenze utilizzabili possono essere ad esempio nel campo 10MHz-10GHz.

La fig. 7 mostra una soluzione a connessione in parallelo. Qui le due antenne 4 sono collegate reciprocamente tramite due linee 30 e il ricetrasmettitore 3 Ã ̈ collegato con un primo terminale ad una delle due linee e con un secondo terminale all'altra linea 30. In questo caso, una delle due antenne 4 Ã ̈ percorsa da una prima corrente Ia e l'altra antenna 4 Ã ̈ da una seconda corrente Ib.

In una variante non mostrata, ciascuna delle due antenne 4 Ã ̈ collegata a una rispettiva coppia di terminali del rice-trasmettitore 3 (che Ã ̈ un quadripolo). In questo modo si ha un collegamento in cascata prima antenna/ricetrasmettitore/seconda antenna, e quindi le due antenne 4 del dispositivo 1 non sono collegate direttamente fra loro.

Sono possibili anche ulteriori varianti; in particolare, nel caso che il dispositivo 1 integri due circuiti integrati 7, questi possono essere collegati entrambi in serie, entrambi in parallelo, o uno in serie e l'altro in parallelo, in modo non mostrato.

In fig. 8, due vie magnetiche 31 si estendono attraverso lo strato dielettrico 22 e attraverso rispettive antenne 4, verticalmente allineate ad una rispettiva striscia magnetica 17. Due regioni magnetiche 32 si estendono al di sotto delle antenne 4, ciascuna collegata ad una rispettiva via magnetica 31.

Le regioni magnetiche 32 permettono di chiudere le linee di forza del campo magnetico e aumentano l'accoppiamento fra le antenne 4 e le relative strisce magnetiche 17.

In alternativa a quanto mostrato in fig. 8, Ã ̈ possibile avere una sola via magnetica 31 e una sola regione magnetica 32, in particolare nel caso che sia presente una sola antenna 4.

La fig. 9 mostra una soluzione con una sola regione magnetica 33 estendentesi fra le due vie magnetiche 31. In una soluzione alternativa, la regione magnetica 33 si estende fra le due antenne 4, al di sotto delle stesse, anche in assenza delle vie magnetiche 31. In un'altra alternativa ancora, non mostrata, Ã ̈ possibile avere una sola antenna 4, attraversata da una prima via magnetica 31 collegata ad una seconda via magnetica 31 senza antenna. La soluzione di fig. 9 e le alternative descritte consentono la chiusura del campo magnetico e possono essere utilizzate per l'ultimo dispositivo 1, in modo da implementare la connessione 12 di fig. 2, oppure anche in modo intermedio, in modo da avere piÃ¹ punti di chiusura del campo magnetico in modo distribuito.

Le fig. 10 e 11 mostrano una possibile implementazione del collegamento delle strisce magnetiche 17 al generatore magnetico 18. In dettaglio, al di sotto delle seconde estremitÃ 19 delle strisce magnetiche si estendono due vie magnetiche finali 35a, 35b. Le vie magnetiche finali 35a, 35b si estendono attraverso l'intero spessore del substrato flessibile 15, presentano ad esempio forma a tronco di cono e terminano in prossimitÃ di una regione di chiusura 36. La regione di chiusura 36 Ã ̈ di materiale magnetico e si estende sul lato posteriore del pannello 20, fra le vie magnetiche finali 35a, 35b, in modo da chiudere il circuito magnetico. Un conduttore 37, ad esempio un filo di metallo, si avvolge intorno ad una delle vie magnetiche finali 35a, 35b, qui la via magnetica finale 35b, ed Ã ̈ accoppiata ad un'unitÃ di alimentazione 38. L'unitÃ di alimentazione 38 comprende un generatore di corrente alternata a radiofrequenza e una elettronica di controllo, di tipo noto, e puÃ² essere esterna (come mostrato con linea continua) oppure annegata nel substrato flessibile (come mostrato con linea tratteggiata). In pratica, il conduttore 37 forma un avvolgimento elettrico che trasforma la corrente alternata fornita dall'unitÃ di alimentazione 38 nel campo magnetico B. Il generatore di corrente alternata a radiofrequenza genera almeno un segnale (ad esempio una sinusoide, unâ€™onda quadra, unâ€™onda triangolare) ad almeno una frequenza. In una variante, un segnale ad una prima frequenza F0 puÃ² alimentare una pluralitÃ di dispositivi 1, e un insieme di segnali o portanti a diverse frequenze F1â€“Fn possono essere utilizzati da vari dispositivi 1 per comunicare fra loro. L'unitÃ di alimentazione 38 puÃ² eventualmente comprendere anche circuiti di rice-trasmettitore per permettere ad un sistema esterno di comunicare con il pannello intelligente 20, o per permettere il passaggio di informazioni da una portante a frequenza Fi ad una portante a frequenza Fj.

La fig. 12 mostra una diversa conformazione delle strisce 17 che, invece di estendersi al di sopra dei dispositivi 1, si estendono lateralmente a questi e sono dotate di appendici 40 che terminano al di sopra dei dispositivi 1. In pratica, le appendici 40, di cui in figura sono mostrate quattro diverse coppie, si estendono trasversalmente alle strisce magnetiche 17. Nelle tre coppie di appendici piÃ¹ a destra, le appendici sono formate ciascuna da un singolo segmento che termina al di sopra di una rispettiva antenna 4. Nella coppia piÃ¹ a sinistra, le appendici 40 sono formate da un primo segmento 40a estendentesi da e trasversalmente ad una rispettiva striscia magnetica 17 e da un secondo segmento 40b estendentesi da e trasversalmente al primo segmento 40a e terminante in corrispondenza delle antenne 4 di due dispositivi 1 adiacenti.

In figura 12, le frecce indicano la direzione del campo magnetico B nelle appendici 40.

Le appendici 40 sono realizzate insieme alle strisce magnetiche 17, dello stesso materiale e dello stesso spessore, come si nota nella sezione di fig. 13, nella quale il dispositivo 1 Ã ̈ completamente annegato nel substrato flessibile 15. Vie magnetiche 24, analoghe alle omologhe di fig. 4b, possono essere previste nel substrato flessibile 15, fra le appendici 40 e le antenne 4.

Le figure 14-15 mostrano una rete 14 in cui i dispositivi 1 sono disposti su diversi livelli e sono accoppiati a strisce magnetiche 17 disposte anch'esse su piÃ¹ livelli. In pratica, ciascun livello Ã ̈ formato da un supporto flessibile 15 alloggiante una pluralitÃ di dispositivi 1 e strisce magnetiche 17 formano uno o piÃ¹ circuiti magnetici accoppiati magneticamente ai dispositivi 1.

Nell'esempio mostrato, sono presenti tre livelli i cui elementi sono identificati dalle lettere a, b e c; i dispositivi nel livello superiore sono indicati con 1a, i dispositivi nel livello intermedio sono indicati con 1b e i dispositivi nel livello inferiore sono indicati con 1c, circondati da rispettivi supporti flessibili superiore 15a, intermedio 15b e inferiore 15c.

Qui, i dispositivi 1a, 1b e 1c sono accoppiati a strisce magnetiche 17a-17d estendentisi su quattro diverse superfici, in modo da ridurre il numero di strisce magnetiche 17 necessarie. Nell'esempio mostrato, una prima striscia magnetica 17a (in cui il campo magnetico ha una prima direzione, si veda la fig.

15) si estende sopra il supporto flessibile superiore 15a; una seconda striscia magnetica 17b (in cui il campo magnetico ha una seconda, opposta direzione) si estende fra il supporto flessibile superiore 15a e il supporto flessibile intermedio 15b, circondata da materiale isolante o dielettrico 50 (che puÃ² essere dello stesso tipo usato per realizzare il supporto flessibile); una terza striscia magnetica 17c (in cui il campo magnetico ha la prima direzione) si estende fra il supporto flessibile intermedio 15b e il supporto flessibile inferiore 15c, circondata dal materiale dielettrico 50; e la quarta striscia magnetica 17d (in cui il campo magnetico ha la seconda direzione) si estende al di sotto del supporto flessibile inferiore 15c, circondata dal materiale dielettrico 50.

La prima striscia magnetica 17a Ã ̈ accoppiata ai dispositivi 1a del livello superiore tramite prime appendici 40c complanari alla prima striscia magnetica 17a. La seconda striscia magnetica 17b Ã ̈ accoppiata ai dispositivi 1a del livello superiore tramite seconde appendici 40d complanari alla prima striscia magnetica 17a e vie magnetiche di connessione 51a attraversanti il primo substrato flessibile 15a. La seconda striscia magnetica 17b Ã ̈ inoltre accoppiata ai dispositivi 1b del livello intermedio attraverso terze appendici 40e. La terza striscia magnetica 17c Ã ̈ accoppiata ai dispositivi 1b del livello intermedio attraverso quarte appendici 40f e vie magnetiche di connessione 51b attraversanti il secondo substrato flessibile 15b. La terza striscia magnetica 17c Ã ̈ accoppiata inoltre ai dispositivi 1c del livello inferiore attraverso quinte appendici 40g complanari alla terza striscia magnetica 17c. La quarta striscia magnetica 17d Ã ̈ accoppiata ai dispositivi 1c del livello inferiore attraverso seste appendici 40h e vie magnetiche di connessione 51c attraversanti il terzo substrato flessibile 15c.

Naturalmente, le appendici 40a-40h potrebbero essere realizzate in uno qualsiasi dei modi mostrati in figura 12, ad esempio, ciascuna appendice 40a-40h puÃ² essere costituita da piÃ¹ segmenti, essere allineate o sfalsate, inclinate in differenti modi. Essendo presenti piÃ¹ livelli, si possono avere piÃ¹ generatori magnetici 18.

La figura 16 mostra una forma di realizzazione a piÃ¹ livelli o "stacked" in cui il dispositivo 1 posto sul livello inferiore porta degli aghi 60 dotati di microcanali e sporgenti inferiormente dal pannello 20, per consentire l'iniezione di liquidi presenti in pozzetti (non mostrati) alloggiati nel dispositivo 1 stesso. Il dispositivo 1 posto a livello intermedio Ã ̈ un SiP (System in Package) dotato di vie magnetiche 24 fra le strisce magnetiche 17 e le antenne 4 (non mostrate) e il dispositivo 1 superiore puÃ² essere un ASIC con un eventuale dispositivo MEMS, ad esempio avente funzione di trasduttore. In alternativa, il dispositivo 1 inferiore potrebbe portare degli elettrodi (non mostrati) affacciati alla superficie inferiore del pannello 20, per l'applicazione di stimoli ad una superficie a cui il pannello viene applicato (ad esempio l'epidermide) per effettuare stimolazioni, per la misura di parametri biologici e simili.

La fig. 17 mostra una forma di realizzazione della presente rete 14 in cui il pannello 20 Ã ̈ configurato ad anello in modo da poter essere infilato sul corpo umano o animale, ad esempio come bracciale, collare, cosciale, cintura per vita e simili. Ad esempio il pannello puÃ² costituire un bracciale da polso flessibile, ad esempio un bracciale di orologio.

Il pannello 20 puÃ² essere continuo oppure dotato di una chiusura apribile e alloggia una pluralitÃ di dispositivi 1 e una o piÃ¹ strisce magnetiche 17, in modo da formare un apparecchio flessibile e pieghevole quale un cellulare, un tablet, un televisore, un calcolatore, un apparecchio medicale e simili, associati, se desiderato, ad un orologio da polso tradizionale.

Nelle forme di realizzazione mostrate nelle figure 18-39, una rete intelligente Ã ̈ formata su un singolo tessuto, un singolo capo, porzioni diverse non connesse di uno stesso capo o su piÃ¹ capi di abbigliamento. Qui, la rete Ã ̈ frazionata in una pluralitÃ di sistemi che, grazie alle dimensioni contenute di ciascun sistema, sono inseriti in bottoni intelligenti. In seguito, tali sistemi frazionati sono definiti "dispositivi" per analogia alla forma di realizzazione delle figure 1-17.

Qui, ciascun dispositivo inserito in un bottone intelligente Ã ̈ dotato di una antenna embedded che consente il collegamento con gli altri dispositivi della rete in modo wireless utilizzando linee conduttive cablate, passive, dotate di antenne cablate in corrispondenza di nodi della rete; i bottoni intelligenti sono disposti in corrispondenza dei nodi e ricevono energia tramite concentratore/espansore elettromagnetico.

In dettaglio, le figure 18 e 19 mostrano la struttura di una rete 100, formata su un capo di abbigliamento 101. La rete 100 comprende una linea elettrica 102 estendentesi sul tessuto del capo di abbigliamento 101 e collegante elettricamente fra loro una pluralitÃ di nodi intermedi 103. A sua volta, ciascun nodo intermedio 103 Ã ̈ accoppiato magneticamente con un rispettivo dispositivo 104 (fig. 19) alloggiato in un bottone intelligente. La rete 100 comprende inoltre un nodo principale 105 accoppiato ad una unitÃ di alimentazione 106, per l'alimentazione della rete stessa. Come mostrato in particolare in fig. 19, ciascun nodo intermedio 103 Ã ̈ formato essenzialmente da un'antenna cablata 110. Ciascun dispositivo 104 puÃ² essere realizzato essenzialmente come il dispositivo 1 delle figure 1-17 e puÃ² comprendere almeno una piastrina a semiconduttore o costituire un sistema complesso ad esempio SiP. Essenzialmente, ogni dispositivo 104 comprende un'antenna embedded 111, accoppiata ad una rispettiva antenna cablata 110, uno o piÃ¹ elementi funzionali 112 e uno o piÃ¹ circuiti elettronici 113. Qui, in genere, e analogamente agli elementi non elettronici 8 di fig. 3, gli elementi funzionali 112 comprendono uno o piÃ¹ elementi non elettronici, di tipo elettrico/meccanico/chimico, quali sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS, ad esempio costituenti sensori o attuatori o piÃ¹ in generale trasduttori), oppure interfacce, elettrodi, pozzetti, celle contenenti liquidi, ecc. e i circuiti elettronici 113 (equivalenti alla parte elettronica 2 di fig. 3) possono comprendere elementi di memoria, unitÃ di controllo, convertitori, adattatori, circuiti digitali, circuiti analogici, circuiti RF, oltre a un circuito di rice-trasmissione analogo al circuito 3 di fig. 3.

L'unitÃ di alimentazione 106 comprende anch'essa un'antenna embedded 108, accoppiata ad una rispettiva antenna cablata 107 del nodo principale 105, una batteria o gruppo di batterie 115 e un convertitore DC/AC 116, collegato fra la batteria 115 e l'antenna embedded 108. L'unitÃ di alimentazione 106 puÃ² inoltre comprendere una memoria per l'immagazzinamento dei dati trasmessi dai dispositivi 104 attraverso i relativi nodi intermedi 103 e puÃ² essere collegata ad un telefono cellulare (non mostrato) per lo scambio di dati con l'esterno con altri sistemi anche remoti.

In fig. 19 Ã ̈ inoltre prevista un'antenna far field 120, che consente la connessione con l'ambiente esterno, ad esempio con un ulteriore capo di abbigliamento o un generico sistema elettronico, ed Ã ̈ collegata con la rete 100 attraverso la linea elettrica 102.

La linea elettrica 102 puÃ² essere costituita da un singolo filo conduttivo che puÃ² essere eventualmente saldato alle estremitÃ e forma sia le spire delle antenne 107, 110 (come discusso piÃ¹ in seguito) sia le linee di andata e ritorno o in parte di andata e in parte di ritorno. In alternativa, la linea elettrica 102 puÃ² essere formata da una pluralitÃ di fili conduttivi, disposti al di sopra o annegati nel materiale del capo di abbigliamento 101. In tutti i casi la linea elettrica 102 Ã ̈ realizzata con materiali conduttivi, ad esempio rame, alluminio, tungsteno, oro, argento, nickel, platino o loro leghe. La linea elettrica 102 puÃ² essere considerata come una linea di trasmissione che puÃ² essere di tipo noto, ad esempio di tipo bifilare o di tipo GSG (Ground Signal Ground) o GSSG (Ground Signal Signal Ground) o altro.

Ad esempio, la figura 20a mostra una soluzione in cui il capo di abbigliamento 101 Ã ̈ formato da un tessuto lavorato a maglia ("knitted"). In tale soluzione, nota, la maglia Ã ̈ formata da una pluralitÃ di filati ("yarn") 125, attraverso i quali si estendono dei fili conduttivi 121, ad esempio di rame o alluminio. In alternativa, i fili conduttivi 121 possono essere costituiti da fibre ottiche, o addirittura le fibre ottiche, generalmente di materiale flessibile, possono essere lavorate a maglia selettivamente insieme ai filati 120 e formare esse stesse parte del materiale del tessuto.

In fig. 20b Ã ̈ mostrata una diversa soluzione, in cui il tessuto Ã ̈ intessuto ("woven") ed Ã ̈ formato da filati di trama e ordito standard 125 e fili elettrici 126, ad esempio di rame o alluminio, sono inglobati direttamente all'interno di almeno alcuni dei filati 125, ad esempio ritorti contemporaneamente.

In entrambe le soluzioni, i fili elettrici 121 e 126 sono generalmente isolati, ad esempio dotati di una guaina o un rivestimento dielettrico.

La rete 100 Ã ̈ quindi di tipo modulare e i dispositivi 104 (alcune forme di realizzazione dei quali sono discusse piÃ¹ avanti) sono intercambiabili, in modo da consentire il posizionamento ogni volta di dispositivi 104 aventi elementi funzionali 112 diversi, a seconda degli scopi previsti. Questo consente di ottenere sistemi che globalmente hanno caratteristiche anche molto diverse fra loro in base al tipo di bottoni intelligenti utilizzati.

I dispositivi 104, l'unitÃ di alimentazione 106 e il capo di abbigliamento 101 vengono fabbricati separatamente e sono isolati galvanicamente fra loro, rendendo il sistema molto affidabile, flessibile, riparabile, configurabile e adatto ad essere indossato. Il capo di abbigliamento 101 puÃ² essere anche lavato in modo convenzionale, preferibilmente rimuovendo preliminarmente i bottoni intelligenti.

Le figure 21a e 21b mostrano una forma di realizzazione del nodo principale 105 e dell'unitÃ di alimentazione 106.

In dettaglio, come visibile dalla sezione trasversale di fig. 21b, l'unitÃ di alimentazione 106 Ã ̈ chiusa in un involucro 130, ad esempio di plastica, ed Ã ̈ alloggiata in una tasca 133 del capo di abbigliamento 101 sovrastante l'antenna cablata 107, in modo che l'antenna embedded 108 e l'antenna cablata 107 siano accoppiate magneticamente e quest'ultima possa ricevere potenza per l'alimentazione dell'intera rete 100.

L'antenna cablata 107 dell'unitÃ di alimentazione 106 (cosÃ¬ come l'antenna cablata 110 dei bottoni intelligenti 104) puÃ² essere realizzata semplicemente mediante una spira di materiale conduttivo per linee RF ed antenne (quale ad esempio un filo di alluminio o di lega con alluminio o ricoperto con alluminio, in modo da evitare l'ossidazione). L'antenna cablata 107 Ã ̈ formata dagli stessi fili conduttivi che formano anche la linea elettrica 102 ed Ã ̈ anchâ€™essa solidale al tessuto del capo 101 in modo simile a quanto discusso precedentemente con riferimento alle fig. 20a e 20b, oppure i fili conduttivi possono essere cuciti su un tessuto pre-esistente.

La tasca 133 puÃ² essere un taschino di tipo standard del capo 101, o una tasca apposita, dotata di una chiusura (non mostrata), ad esempio una cerniera o una chiusura di velcro che ne consente una facile apertura per la rimozione dell'unitÃ di alimentazione 106 insieme al relativo involucro 130, ad esempio per la sostituzione della batteria 115 o per sostituire lâ€™intera unitÃ di alimentazione 106, quando la batteria 115 Ã ̈ scarica.

La fig. 22a mostra una forma di realizzazione in cui l'antenna cablata 107 Ã ̈ almeno formata da un filo conduttivo 122 e una porzione di filo separata 124 a forma di U Ã ̈ disposta fra il tratto di andata e quello di ritorno del filo conduttivo 122 in modo da formare due condensatori di fringing 134 in serie fra loro. In questo modo, i condensatori di fringing 134 formano, con la spira dell'antenna 107, un circuito LC parallelo costituente unâ€™antenna risonante che permette un migliore trasferimento di energia dall'unitÃ di alimentazione 106 al nodo principale 105.

La figura 22b mostra una variante della fig. 22a, in cui il condensatore di fringing 134 Ã ̈ formato da due tratti paralleli e ravvicinati del filo conduttivo 122.

La figura 23 mostra una forma di realizzazione del nodo principale 105 in cui uno schermo magnetico 137 si estende nel tessuto del capo 101 al di sotto dell'antenna cablata 107 del nodo principale 105 (si veda anche la fig. 24). Lo schermo magnetico 137 Ã ̈ formato da un film magnetico, ad esempio una lega di cobalto o nichel o un materiale magnetico dolce, con configurazione ("pattern") differente, ad esempio formante una geometrica piana regolare o irregolare, quale un rettangolo o quadrato o un disegno formato da segmenti, connessi o meno, il cui inviluppo copre l'intera area dell'antenna cablata 107.

Lo schermo magnetico 137 permette di schermare il campo magnetico generato nei confronti della persona che indossa il capo di abbigliamento 101 e quindi ridurre le influenze pericolose soprattutto nel caso in cui i segnali scambiati sulla rete 100 abbiano elevata frequenza, ad esempio di 1 GHz. In una variante lo schermo magnetico puÃ² essere sostituito da uno schermo conduttivo, ad esempio di alluminio.

Lo schermo magnetico 137 puÃ² inoltre fare parte di una gabbia magnetica 139 includente anche una porzione superiore 138, come mostrato nelle figure 24 e 25, in modo da ottenere un buon confinamento del campo magnetico all'interno della tasca 133.

In fig. 24, la porzione superiore 138 della gabbia magnetica 139 Ã ̈ formata all'interno dell'involucro 130 dell'unitÃ di alimentazione 106 ed Ã ̈ costituita anch'essa da un film magnetico, con struttura e materiali analoghi a quelli dello schermo magnetico 137, ad eccezione del fatto di estendersi spazialmente in modo da definire cinque superfici di un poliedro.

In alternativa, secondo quanto mostrato in fig. 25, la porzione superiore 138 puÃ² essere realizzata nel tessuto della tasca 103 e puÃ² essere connessa o meno allo schermo magnetico 137. Ovviamente, in entrambi i casi, la gabbia magnetica 139 Ã ̈ elettricamente isolata dai fili conduttivi 122, 123.

La fig. 26 mostra una forma di realizzazione in cui il nodo principale 105 Ã ̈ accoppiato con un telefono cellulare 142 inseribile in una tasca 143 del capo di abbigliamento 101, ad esempio una tasca o taschino usuale. Qui, il telefono cellulare 142 Ã ̈ dotato di una propria antenna 144 di tipo induttivo, analoga alle antenne embedded 111 dei dispositivi 104 o dell'antenna embedded 108 dell'unitÃ di alimentazione 106 e accoppiata con l'antenna cablata 107 prevista in corrispondenza della tasca 143. In alternativa, l'antenna 144 puÃ² essere formata da unâ€™antenna 144a di tipo hertziano (come mostrato nel dettaglio ingrandito di fig. 26) e da unâ€™antenna 144b di tipo induttivo, accoppiata alla stessa antenna cablata 107 sul capo di abbigliamento 101.L'antenna 144b di tipo induttivo ha lo scopo di fornire energia, mentre lâ€™antenna 144a di tipo hertziano ha una equivalente antenna (non mostrata e simile allâ€™antenna 144a stessa) sul capo di abbigliamento 101 e puÃ² essere usata per le comunicazioni.

Con tale soluzione, il telefono cellulare 142 opera come interfaccia fra la rete 100 e il mondo esterno ed Ã ̈ in grado ad esempio di inviare segnali all'esterno, ad esempio parametri vitali misurati per l'analisi medica e/o segnali di allarme.

Le figure 27b, 27b e 28 mostrano possibili implementazioni del bottone intelligente, indicato con 150 e della relativa antenna cablata 110. Qui, il bottone intelligente 150 ha struttura simile a quella dei bottoni automatici noti e comprende un corpo a fungo 151 e un anello di fissaggio 152. Il corpo a fungo 151 Ã ̈ dotato di un gambo 153 e di una testa 154 e l'anello di fissaggio 152 presenta un foro 155 destinato ad alloggiare la porzione terminale del gambo 153. A tale scopo, il corpo a fungo 151 e lâ€™anello di fissaggio 152 sono realizzati di materiale parzialmente cedevole, preferibilmente plastica, e hanno dimensioni tali da generare una connessione a interferenza tale da bloccare con sicurezza il gambo 153 all'interno del foro 155 (bloccaggio a pressione). In alternativa, il gambo 153 puÃ² avere diametro leggermente inferiore a quello del foro 155 ma essere dotato di una sporgenza periferica cooperante con una scanalatura anulare dell'anello di fissaggio 152 o viceversa, in modo da garantire inoltre il posizionamento costante reciproco. In alternativa, possono essere previsti altri mezzi di incastro noti, ad esempio a vite, a calamita.

Il capo di abbigliamento 101 Ã ̈ disposto fra la testa 154 e l'anello di fissaggio 152 ed Ã ̈ dotato, in corrispondenza del nodo intermedio 103, di un'apertura passante 160 all'interno della quale si estende il gambo 153. L'apertura passante 160 ha diametro uguale o poco superiore a quello del gambo 153; inoltre la testa 154 del corpo a fungo 151 e l'anello di fissaggio 152 sono disposti su lati opposti del capo di abbigliamento 101. Nella forma di realizzazione di fig. 27b, all'interno del capo di abbigliamento 101, in corrispondenza del nodo intermedio 103, i fili conduttivi 122, 123 si incurvano a formare porzioni a semiarco 161 circondanti su lati opposti l'asola 160 in modo da formare una sorta di spira costituente l'antenna 110.

La fig. 27b mostra una forma di realizzazione in cui l'antenna cablata 110 Ã ̈ formata da un primo filo conduttivo 122 che si estende a formare la spira dell'antenna 110 e presenta una porzione 135 di ritorno che Ã ̈ accoppiata ad un secondo filo conduttivo 125 attraverso un condensatore di fringing 134. Qui, il condensatore di fringing 134 costituisce, con la spira 110, un circuito LC serie formante unâ€™antenna risonante che permette un migliore trasferimento di energia fra il nodo intermedio 103 e il relativo dispositivo 104.

Vantaggiosamente, il condensatore di fringing 134 del circuito LC serie riduce e in certi casi annulla la necessitÃ di creare saldature o collegamenti elettrici fra i fili, in particolare quando la linea elettrica 102 e la relativa pluralitÃ di nodi 103 e sono formati da un solo filo conduttivo, come spiegato sopra.

Ciascun corpo a fungo 151 alloggia un rispettivo dispositivo 104; nell'esempio mostrato, dell'antenna embedded 111 sono mostrate due porzioni corrispondenti alla sezione della spira o delle spire formanti l'antenna embedded 111 stessa. Inoltre, all'interno del gambo 153 Ã ̈ alloggiato un elemento funzionale 112, qui ad es. un elettrodo/sensore 162, mentre un altro elemento funzionale 112, ad esempio un'interfaccia 163, Ã ̈ disposto nella testa 154. La posizione e il numero di elementi funzionali 112 sono solamente indicativi e possono variare a seconda delle esigenze. L'interfaccia 163 puÃ² comprendere ad esempio un elemento a LED, un microfono, un altoparlante, un interruttore o una membrana per tastiera, per l'introduzione di un dato. Il circuito elettronico 113 Ã ̈ qui alloggiato nella testa 154 ed Ã ̈ collegato all'antenna embedded 111 e agli elementi funzionali 112. Anche qui, il circuito elettronico 113 puÃ² comprendere un circuito integrato, un SoC, un SIP e simili. In generale, l'elemento o gli elementi funzionali 112, il circuito o i circuiti elettronici 113 possono essere disposi variamente, in base alle esigenze specifiche. Inoltre, in una variante non mostrata, l'antenna embedded 111 puÃ² essere integrata all'interno del circuito elettronico 113.

In figura 28, l'anello di fissaggio 152 contiene un elemento a schermo 164, di forma anulare e realizzato tramite un film magnetico o conduttivo, simile allo schermo magnetico 137 di fig. 24.27b

Nell'esempio di realizzazione di fig. 29, gli elementi funzionali 112 possono comprendere un contenitore, vaschetta o fiala 167 e una siringa 169 collegati reciprocamente mediante un condotto 166. In dettaglio, qui il contenitore 167, riempito con un medicinale 168 (ad esempio insulina), Ã ̈ disposto ad es. nella testa 154 ed Ã ̈ collegato alla siringa 169, rappresentata solo schematicamente. La superficie superiore della testa 154 Ã ̈ formata qui da una parete trasparente 170 per ispezionare il contenitore 167, ad esempio per evidenziare quando questo Ã ̈ vuoto. Il circuito elettronico 113, qui incorporante l'antenna 111, puÃ² regolare il passaggio del medicinale 168 dal contenitore 167 alla siringa 169, comandando una valvola 172 nel condotto 166.

Il bottone intelligente 150 di fig. 29 puÃ² essere ad esempio un componente a singolo uso, da sostituire dopo lo svuotamento del contenitore 167. Inoltre, altri bottoni intelligenti 150 della rete 100 possono eseguire il monitoraggio di grandezze prefissate (ad esempio il contenuto di zuccheri nel sangue della persona che indossa il capo 101) per poter erogare in modo programmato quantitÃ prefissate del medicinale 168 quando necessario.

In figura 30, il contenitore 167 Ã ̈ collegato ad un canale di ingresso 173 una cui estremitÃ sporge dalla testa 154. Il canale di ingresso 173 Ã ̈ vantaggiosamente dotato di elementi di chiusura non mostrati e/o Ã ̈ collegato ad un serbatoio esterno non mostrato e consente il riempimento del contenitore 167 quando questo si Ã ̈ svuotato.

Le figure 31-35 si riferiscono ad una soluzione in cui la rete 100 si estende su differenti capi di abbigliamento 101 o diverse parti di uno stesso capo separate da una discontinuitÃ , ad esempio diversi lembi 101a, 101b di una giacca (come mostrato in fig. 31), ma che sono collegabili tramite bottoni o altro sistema di chiusura che comporta una sovrapposizione di lembi di tessuto, nel caso in cui serva trasferire potenza e quindi sia necessario un accoppiamento magnetico near field oppure le antenne potrebbero essere vicine fra loro nel caso esse siano usate solo per la comunicazione, e in questo caso si possono quindi usare anche antenne far field (non mostrate).

In questo caso, la rete 100 Ã ̈ formata da due o piÃ¹ porzioni di rete 100a e 100b le cui linee elettriche 102a, 102b non sono connesse elettricamente fra loro a causa di almeno una linea di interruzione fisica.

Secondo quanto mostrato in fig. 31, un solo nodo principale 105 alimenta le porzioni di rete 100a e 100b. Queste presentano una pluralitÃ di nodi di estremitÃ 180a, 180b disposti in corrispondenza di elementi di abbottonatura (asole, bottoni, automatici, cerniere), ad esempio in prossimitÃ del bordo del rispettivo lembo 101a, 101b del capo 101. In pratica, ovviamente, i nodi di estremitÃ 180a e i nodi di estremitÃ 180b sono in ugual numero e sono disposti in modo che la sovrapposizione dei due lembi 101a, 101b dello stesso capo 101 o di due differenti capi (non mostrato) e l'eventuale operazione di abbottonatura porti ad una sovrapposizione fra ciascun seminodo 180a e un rispettivo seminodo 180b. I nodi di estremitÃ 180a, 180b sono costituiti essenzialmente ciascuno da una rispettiva antenna a spira 183a, 183b annegata nel tessuto del capo di abbigliamento 101; in questo modo, l'operazione di chiusura o fissaggio dei due lembi 101a, 101b comporta la sovrapposizione delle antenne a spira 183 e quindi l'accoppiamento magnetico delle porzioni di rete 100a e 100b in corrispondenza dei nodi di estremitÃ 180a, 180b (accoppiamento "near field").

Quindi, in questo caso, la rete 100 puÃ² comprendere un solo nodo principale 105 e una sola unitÃ di alimentazione 106.

La fig. 32 mostra la sezione trasversale del capo di abbigliamento 101 in caso di abbottonatura del capo 101 attraverso bottoni automatici 181 (ad es. snap fastener, snap, popper, press stud). In dettaglio, ciascun bottone automatico 181 Ã ̈ formato da due metÃ 181a, 181b simili a quelle di un bottone automatico tradizionale, e sono dotati di anellini di bloccaggio 182. Anche qui, i nodi 180a, 180b sono formati all'interno del tessuto del capo 101.

In alternativa, i bottoni automatici 181 possono realizzare una connessione elettrica fra le linee 102a, 102b di ciascuna semirete, sfruttando la contiguitÃ e contatto diretto fra le due metÃ 181a, 181b dei bottoni automatici 181 stessi. In questo caso ciascun bottone automatico 181 puÃ² comprendere dei connettori (formati da porzioni conduttive che si incastrano fra loro) per realizzare almeno una connessione elettrica. In questo caso le antenne 183 possono essere presenti o meno.

Un dispositivo 104 puÃ² anche essere realizzato annegato in una delle due metÃ 181a, 181b del bottone automatico 181, che opererebbe dunque come bottone intelligente.

Le figg. 33a e 33b sono relative ad un capo di abbigliamento 101 dotato di un sistema di abbottonatura a bottone e asola. In questo caso, i nodi di estremitÃ 180a possono essere realizzati in corrispondenza di asole 185 e i nodi di estremitÃ 180b possono essere realizzati in corrispondenza di bottoni 186 del tipo cucito tramite filo 187 sul rispettivo lembo del capo 101.

Qui, i nodi di estremitÃ 180a, 180b sono ancora formati ciascuno da una rispettiva antenna a spira 183a, 183b annegata o fissata nel rispettivo lembo del capo di abbigliamento 101, in modo che l'operazione di abbottonatura porta alla sovrapposizione delle antenne a spira 183. Le due antenne a spira 183a, 183b hanno dimensioni comparabili. Inoltre, anche qui, il bottone 186 puÃ² annegare un dispositivo 104 accoppiato, tramite la rispettiva antenna 111, alle antenne a spira 183 sottostanti. Ad esempio l'antenna 111 del dispositivo 104 puÃ² essere realizzata sulla periferia del bottone 186, ad esempio formata sulla superficie superiore o inferiore del bottone 186.

In alternativa, il bottone 186 puÃ² annegare l'antenna 111 del dispositivo 104 e l'antenna a spira 183b del seminodo 180b puÃ² essere formata nel rispettivo lembo del capo 101b al di sotto dell'antenna 111.

Nelle figure 34 e 35, un filo 191 che tiene il bottone 186 attaccato al rispettivo lembo 101b del capo 101 Ã ̈ realizzato di materiale magnetico. Qui, il bottone 186 alloggia l'antenna del dispositivo 104, indicata con 192 e disposta esternamente al dispositivo 104. L'antenna 192 puÃ² avere ad esempio forma ad 8 rovesciato, in modo da formare due spire affiancate e contigue, circondanti ciascuna un rispettivo foro 193 del bottone 186. Il nodo 180b puÃ² qui essere formato da una analoga antenna a doppia spira 194 (una delle quali aperta, per la connessione con la linea elettrica 102b), come visibile in fig. 36, nella quale il bottone 186 non Ã ̈ stato rappresentato per chiarezza rappresentativa. Qui, l'antenna a spira 183b forma due circonferenze 195 e 196, di cui la circonferenza 195 Ã ̈ esterna ed Ã ̈ sostanzialmente congruente e sovrapponibile (dopo l'abbottonatura, all'antenna a spira 183a sull'altro lembo 101a e la circonferenza 196 Ã ̈ interna e passa fra i fori 193 del bottone 186 in modo da accoppiarsi con l'antenna 192 del dispositivo 104. In alternativa, il nodo 180b puÃ² essere realizzato a singola spira disposta al di sotto di una delle due spire dell'antenna a doppia spira 192.

Secondo un'altra alternativa, il bottone 186 puÃ² non alloggiare alcun dispositivo 104 o il dispositivo 104 puÃ² avere una propria antenna embedded 111 in alternativa alla antenna a doppia spira 192.

La presenza del filo 191 di materiale magnetico consente di ottenere un aumento dell'accoppiamento magnetico fra i due nodi di estremitÃ 180a, 180b ed eventualmente il dispositivo 104.

Inoltre, la circonferenza esterna 195 consente un buon accoppiamento con l'antenna a spira 183a sull'altro lembo 101a, e la circonferenza interna 196 consente un buon accoppiamento con l'antenna a doppia spira 192.

Secondo una variante non mostrata, l'antenna a spira 183b puÃ² essere formata da una singola spira, passante fra i fori 193 del bottone 186, di forma circolare o poligonale. Questa soluzione Ã ̈ particolarmente adatta nel caso di bottone 186 avente antenna a doppia spira 192, come in fig. 34.

Le figg. 37 e 38 mostrano un bottone intelligente 197 utilizzabile per collegare due reti separate tramite un collegamento far field, ad esempio la rete 100 con una rete domotica o un impianto musicale, come mostrato nella porzione tratteggiata della linea elettrica 102 di fig. 31.

Il bottone intelligente 197 ha due gambi 198, 199 sporgenti da una singola testa 200 e destinati ad estendersi ciascuno attraverso una rispettiva apertura 201 e 202 del capo di abbigliamento 101. I gambi 198, 199 sono fissati attraverso rispettivi anelli di fissaggio 253, nel modo descritto per il gambo 153 di fig. 28. In alternativa, puÃ² essere previsto un singolo elemento di fissaggio, dotato di due fori per l'incastro, il collegamento a scatto o ad interferenza con i gambi 198, 199.

Il bottone intelligente 197 alloggia uno o piÃ¹ elementi funzionali 112, uno o piÃ¹ circuiti elettronici 113 e due antenne embedded 111, una per ogni gambo 198, 199.

Il capo di abbigliamento 101 presenta una prima antenna cablata 205 circondante uno dei fori, qui il foro 201, in modo analogo a quanto descritto con riferimento alla fig. 27. La prima antenna cablata 205 Ã ̈ formata dai fili conduttivi 122, 123 ed Ã ̈ accoppiata magneticamente ad una delle antenne embedded 111 del bottone intelligente 197. Inoltre, il capo di abbigliamento 101 presenta un'antenna herziana formata da due dipoli 206a e 206b, collegati tramite conduttori elettrici 207 ad una seconda antenna cablata 208 estendentesi intorno all'altro foro, qui il foro 200, e accoppiata con l'altra antenna embedded 111 del bottone intelligente 197.

Tale soluzione puÃ² essere utilizzata in particolare nel caso in cui l'unitÃ di alimentazione 106 non sia dotata di un'antenna far field.

La fig. 39 mostra un'architettura che consente il collegamento fra due diverse reti 210 e 211, ciascuna delle quali realizzata nel modo descritto per la rete 100. Le reti 210, 211 possono essere realizzate su uno stesso capo di abbigliamento 101 o su due capi di abbigliamento adiacenti, quali ad es. i pantaloni e la maglia di una tuta. Le due reti 210, 211 sono accoppiate fra loro attraverso due antenne 215, in near field nel caso in cui si ha un'unica unitÃ di alimentazione 106 per le due reti 210, 211, ad esempio disposta nella rete 211. Le due reti 210, 211 sono accoppiate fra loro attraverso due antenne 215 o in far field, nel caso in cui entrambe le reti abbiano una loro unitÃ di alimentazione 106. Una delle due reti, ad es. la rete 211, puÃ² essere accoppiata ad un telefono cellulare 142 che consente la connessione con l'esterno; in questo caso, il telefono cellulare 142 puÃ² anche comprendere lâ€™unitÃ di alimentazione 106.

Una delle due reti 210, 211 puÃ² essere disposta anche su on oggetto diverso da un capo di abbigliamento, ad esempio su un bracciale di orologio; puÃ² essere dotata di un visualizzatore per visualizzare segnali generati dai sensori dell'altra rete e puÃ² non avere una unitÃ di alimentazione, ricevendo la potenza elettrica necessaria per il suo funzionamento dall'altra rete.

La rete qui descritta presenta numerosi vantaggi. Infatti, essa puÃ² essere realizzata su supporti flessibili e quindi consente di disporre dispositivi elettronici, di per sÃ© non flessibili, dovunque sia necessario, dato che la connessione fra i dispositivi avviene senza contatto e quindi la piegatura del supporto non comporta il rischio di interruzione della connessione elettrica.

Inoltre essa Ã ̈ modulare, e puÃ² essere adattata con facilitÃ alle specifiche esigenze, inserendo o fissando dispositivi adatti allo scopo.

Risulta infine chiaro che alla rete qui descritta ed illustrata possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dallâ€™ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Ad esempio, nella soluzione delle figg. 1-17, vie magnetiche possono attraversare i dispositivi 1 per migliorare l'accoppiamento fra le antenne 4 e le strisce magnetiche 17, permettendo inoltre di utilizzare una singola striscia che eventualmente puÃ² essere chiusa a formare un anello o toroide.

Le singole soluzioni tecniche descritte nelle diverse forme di realizzazione possono essere combinate variamente fra di loro, in modo da realizzare innumerevoli implementazioni, a seconda delle esigenze.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Rete (100) di dispositivi elettronici, comprendente: un substrato flessibile (15; 101); una pluralitÃ di dispositivi elettronici (1; 104) fissati al substrato flessibile, i dispositivi elettronici avendo mezzi di accoppiamento reciproco (4; 111) di tipo senza contatto.
2. Rete secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun dispositivo elettronico (1; 104) comprende una piastrina o un sistema complesso integrante un circuito di rice-trasmissione (3) collegato ai mezzi di accoppiamento reciproco (4; 111) e una parte funzionale (7, 8; 112) collegata al circuito di rice-trasmissione e includente almeno un elemento scelto fra: sensore, attuatore, trasduttore, interfaccia, elettrodo, memoria, unitÃ di controllo, unitÃ di alimentazione, convertitore, adattatore, circuito digitale, circuito analogico, circuito RF, sistema micro-elettromeccanico, elettrodo, pozzetto, cella, contenitore per liquidi.
3. Rete secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui i mezzi di accoppiamento reciproco (4; 111) sono mezzi di accoppiamento magnetico includenti almeno una prima antenna (4; 111) near field.
4. Rete secondo la rivendicazione 3, in cui il supporto flessibile Ã ̈ un substrato (15) di materiale plastico annegante i dispositivi elettronici (1) e porta almeno una prima striscia (17) di materiale magnetico che si estende al di sopra del o nel substrato flessibile ed Ã ̈ accoppiata magneticamente con l'antenna (4) dei dispositivi elettronici.
5. Rete secondo la rivendicazione 4, comprendente una seconda striscia (17) di materiale magnetico estendentesi a distanza dalla prima striscia (17).
6. Rete secondo la rivendicazione 5, in cui i mezzi di accoppiamento reciproco comprendono una seconda antenna (4), la prima antenna (4) essendo allineata alla prima striscia (17) o ad espansioni (40) di questa e la seconda antenna (4) essendo allineata alla seconda striscia (17) o ad espansioni di questa.
7. Rete secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4-6, in cui ciascun dispositivo (1) comprende inoltre almeno una via magnetica (31) estendentesi al di sotto della prima striscia magnetica (17) e attraverso la prima antenna (4) e almeno una regione magnetica (32) si estende al di sotto della prima antenna (4), collegata alla via magnetica (31).
8. Rete secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4-7, comprendente inoltre un generatore magnetico (18) collegato ad una estremitÃ della striscia (17).
9. Rete secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5-6, comprendente inoltre un generatore magnetico (18) collegato ad una prima estremitÃ della prima e della seconda striscia (17); la prima e la seconda striscia (17) avendo una seconda estremitÃ reciprocamente collegate.
10. Rete secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5, 6, 9, in cui il dispositivo elettronico (1) comprende una prima e una seconda superficie maggiore (10, 11) e la prima e la seconda striscia (17) si estendono entrambe sulla prima superficie maggiore (10) oppure la prima striscia (17) si estende sulla prima superficie maggiore (10) e la seconda striscia (17) si estende sulla seconda superficie maggiore (11) e una via magnetica di connessione (57) si estende attraverso il dispositivo elettronico (1) o il substrato flessibile (15) per la connessione fra la seconda striscia e la prima superficie maggiore.
11. Rete secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4-10, comprendente una pluralitÃ di substrati flessibili (15a-15c) sovrapposti, ciascun substrato della pluralitÃ annegando una propria pluralitÃ di dispositivi elettronici (1).
12. Rete secondo una delle rivendicazioni 1-3, in cui il substrato flessibile (101) Ã ̈ un tessuto e porta una pluralitÃ di nodi di connessione (103) e almeno una linea elettrica (102) collegante elettricamente i nodi di connessione; ciascun nodo di connessione comprendendo una antenna di rete (110) affacciata all'antenna (111) di un rispettivo dispositivo elettronico (104).
13. Rete secondo la rivendicazione 12, in cui ciascun dispositivo elettronico (104) Ã ̈ annegato in un corpo di materiale isolante (151) avente mezzi di connessione meccanica (153) con il tessuto.
14. Rete secondo la rivendicazione 12 o 13, comprendente inoltre un nodo principale (105) accoppiato magneticamente ad una unitÃ di alimentazione (106) alloggiata in una tasca (133) del tessuto (101).
15. Rete secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-14, in cui una linea elettrica (102) Ã ̈ collegata ad una antenna far-field (120; 144; 206) per il collegamento con l'esterno.
16. Rete secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-15, in cui una linea elettrica (102) Ã ̈ annegata all'interno del tessuto (101).
17. Rete secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-16, comprendente uno schermo magnetico (137); disposto almeno al di sotto di ciascun nodo (103, 105).
18. Rete secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 13-17, in cui il corpo Ã ̈ un bottone a pressione (151) e comprende una testa (154) e un gambo (153) attraversante il tessuto (101) e bloccato da un anello di fissaggio (152), la testa del bottone e il gambo essendo disposti su lati opposti del tessuto (101) e l'antenna di rete (110) essendo formata da una spira di materiale magnetico.
19. Rete secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-17, in cui il tessuto (101) presenta due lembi (101a, 101b) collegabili reciprocamente, ciascun lembo essendo dotato di una semirete (100a, 100b) e di nodi di estremitÃ (180) destinati ad essere accoppiati magneticamente.
20. Rete secondo la rivendicazione 19, in cui i nodi di estremitÃ comprendono asole (185) circondate da rispettive antenne (183b) e sovrapponibili reciprocamente; semibottoni (181) di tipo a pressione essendo inseriti in ciascuna asola per il fissaggio reciproco dei due lembi (101a, 101b).
21. Rete secondo la rivendicazione 19, in cui i nodi di estremitÃ (180a) di una prima semirete (100a) comprendono una pluralitÃ di asole (185) circondate ciascuna da una rispettiva antenna di estremitÃ (183a) e i nodi di estremitÃ (180b) di una seconda semirete (100b) comprendono una rispettiva pluralitÃ di antenne di estremitÃ (183b) e una corrispondente pluralitÃ di bottoni cuciti (186).
22. Rete secondo la rivendicazione 21, in cui almeno alcuni bottoni cuciti (186) alloggiano un rispettivo dispositivo elettronico (104).
23. Bottone intelligente (150) per l'uso nella rete (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-22, alloggiante un dispositivo elettronico (104) comprendente una piastrina o un sistema complesso integrante mezzi ad antenna (111), un circuito elettronico (113) collegato ai mezzi ad antenna e una parte funzionale (112) collegata al circuito elettronico e includente almeno un elemento scelto fra: sensore, attuatore, trasduttore, interfaccia, elettrodo, memoria, unitÃ di controllo, unitÃ di alimentazione, convertitore, adattatore, circuito digitale, circuito analogico, circuito RF, sistema micro-elettro-meccanico, elettrodo, pozzetto, cella, contenitore per liquidi.
24. Metodo di comunicazione in una rete 100 formata su un substrato flessibile (15; 101) portante una pluralitÃ di dispositivi elettronici (1; 104) aventi ciascuno una rispettiva antenna di dispositivo (4; 111), comprendente: trasmettere segnali e potenza nella rete; e trasmettere i segnali e la potenza ai dispositivi elettronici tramite accoppiamento magnetico fra la rete e le antenne di dispositivo.