WO2018102893A1 - Microssistema híbrido eletrotérmico para dispensação controlada de fragrâncias e aromas - Google Patents

Microssistema híbrido eletrotérmico para dispensação controlada de fragrâncias e aromas Download PDF

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WO2018102893A1
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fragrance
microsystem
aroma
aromas
controlled
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PCT/BR2016/050316
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Claudia GALVÃO
Mario Ricardo GONGORA RUBIO
Natalia Neto PEREIRA CERIZE
Houari COBAS GOMEZ
Thais ARAGAO HOROIWA
Adriano Marim de OLIVEIRA
Luciana WASNIEVSKI DA SILVA DE LUCA RAMOS
Jordana RODRIGUES DE CASTRO
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Instituto De Pesquisas Tecnológicas Do Estado De São Paulo S/a - Ipt
Ananse Química Ltda
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation

Definitions

  • the invention belonging to:
  • the invention belonging to the olfactory experimentation sector to serve as fragrance sampie and / or fragrance showcase, relates to micromanufacturing of multi-functional integrating microsystems including electrothermal actuators and radio transmitters / receivers frequency, also the micromanufacturing of microsystems responsive to wireless radio frequency signals and micromanufacturing of temperature-triggering trigger and fragrance dispensing control microsystems by wirelessly controlled thermal resistance activation.
  • a microsystem can be defined as a set of interconnected elements that function as a structurally constituted whole capable of handling at least two means, for example electricity and liquids, by means of sensors, actuators, interconnections and electronic signal processes and control, and integration is accomplished through devices with significantly reduced dimensions.
  • LTCC Low Temperature Cofired Ceramic
  • LTCC multilayer technology provides a material with low dielectric loss, stable dielectric constant and 3D functionalization that enables its application in MCM's (Multi Chip Module) and in the wireless industry, such as Bluetooth module production. where the device needs to be compact enough and versatile to fit other small devices.
  • MCM's Multi Chip Module
  • Bluetooth module production where the device needs to be compact enough and versatile to fit other small devices.
  • the materials used to obtain green ceramic tapes in LTCC technology are glass ceramics with very uniform grain structures.
  • the primary material is alumina (AI2O3) with a glass matrix whose objective is to decrease the temperature during the viscous sintering of the system, making the material compatible with thick film technology, and these tapes have thicknesses of 50 to 300 pm.
  • LTCC technology allows the generation of mechanical structures (holes, beams, bridges, channels, cavities) in intermediate sizes in the range of 100 pm to several millimeters simply.
  • the tapes are easily manipulated when still green, being soft, flexible, and easily dissolved and scorched. For the micromanufacturing of LTCC devices the following steps are followed:
  • Laminate sintering • Assembly of electronic circuit (transmission / reception system, control system of thermal actuators) and realization of electrical interconnection.
  • the technology although widely used by the market, has a number of limitations and drawbacks such as excessive paper waste in making the catalog, packaging, products, industrial manufacturing process and disposal, and the impossibility of combining fragrances or aromas. contained in the catalogs.
  • Patent document WO 2013001972 discloses the aroma releasing device applied to message exchange devices that emit an aroma according to messages received via the web, but there is also a need for a physical connection to the signal generating device.
  • the "ELECTRIC HYBRID MICROSYSTEM FOR CONTROLLED FRAGRANCE AND AROMA DISPENSING" differs from this device in that it does not require a physical connection with the mobile device as it communicates via wireless signal (wireiess) with the device issuing the fragrance release command.
  • the document BR2015 / 050257 deals with a device for fragrance and aroma release triggered by wireless technology based on the phenomenon of volatilization due to temperature increase in resistances, mechanical rupture or ultrasound and a distributed ventilation system. the odor through a tissue located at the midst of the mechanism.
  • This technology is close to "ELECTRICAL HYBRID MICROSYSTEM FOR CONTROLLED FRAGRANCE AND AROMA DISPENSING", but is limited with respect to the thickness of the device, exceeding 5 mm, limiting its versatility.
  • ELECTRIC HYBRID MICROSYSTEM FOR FRAGRANCE AND FRAME CONTROLLED DISPENSING consists of a microsystem that simultaneously integrates a thermal electronic system, a wireless transmitter / receiver system, an electrical power system and a fragrance storage compartment and / or aroma, having all of these micromanufactured systems on a thin platform, which is the novelty and inventive act of shape alteration, which allows for a versatile association of the developed microsystem with the use of portable personal electronic equipment such as tablets. , cell phones, laptops and others.
  • ELECTRICAL HYBRID MICROSYSTEM FOR FRAGRANCE AND FRAME CONTROLLED DISPENSING consists of a multi-functional integrating microsystem containing electrothermal actuators and radio frequency transmitters / receivers for controlled dispensing of fragrances and flavors.
  • ELECTRICAL HYBRID MICROSYSTEM FOR CONTROLLED FRAGRANCE AND AROMA DISPENSATION also aims at the construction of micromanufactured supports, but may not be strictly built under a LTCC platform, integrated with electrothermal systems capable of producing controlled thermal variation from of an electrical stimulus, commanded by an electronic equipment that communicates through a wireiess signal, as shown in Figure 1.
  • ELECTRICAL HYBRID MICROSYSTEM FOR FRAGRANCE AND FRAME CONTROLLED DISPENSING also targets a fragrance and / or flavor release control platform responsive to a wireiess signal that is compact enough to be easily coupled to portable electronic devices, ie thickness less than 5 mm. DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 Schematic block diagram drawing of the constituents of the "ELECTRICAL HYBRID MICROSYSTEM FOR CONTROLLED FRAGRANCE AND AROMA DISPENSATION"
  • Figure 2 Schematic drawing of resistors and conductors circuit printed by screen printing plate in LTCC.
  • FIG. 3 Perspective schematic drawing of LTCC board with the drawing of the printed conductors and resistors.
  • Figure 4 Schematic drawing in top view of micromanufactured wells on LTCC plate with resistors and printed conductors.
  • Figure 5 Top view schematic drawing of LTCC plate filled with wax and fragrance mixture.
  • Figure 6 Top view schematic drawing of LTCC plate filled with fragrance mixture and micronized silica.
  • Figure 7 Schematic drawing of resistors printed on green ceramic plate (4).
  • Figure 8 Top view schematic drawing of cut and stacked green ceramic plate in stacking guiding
  • FIG. 9 Top view schematic drawing of sintered green ceramic plate (LTCC) with printed electronic circuits
  • FIG. 1 Schematic drawing of the electrical circuit arrangement on the LTCC board
  • Figure 12 Top View Schematic Drawing of LTCC Platform
  • Figure 13 Top view schematic drawing of the microsystem containing the mobilized fragrance in its wells inside a plastic case
  • Fragrances and aromas are volatile compounds that are perceived by the olfactory organs and trigger a series of metabolic responses in humans capable of promoting emotional responses associated with this sensory stimulus.
  • the present invention relates to the construction of a system capable of releasing odors from fragrance and / or aroma volatilization promoted by a consciously produced stimulus by the user of the product in an electronic device.
  • ELECTRICAL HYBRID MICROSYSTEM FOR CONTROLLED FRAGRANCE AND AROMA DISPENSING consists of a hybrid electrothermal system built on micromanufactured supports or platforms, preferably in the form of glass, heat-resistant plastics or green ceramic (LTCC). Low Temperature Co-fired Ceramic) preferably.
  • the electrothermal system consists of a set of conductors, which may be, but are not limited to, silver and palladium silver pastes interconnected with a set of resistors, which may be ruthenium dioxide (RUO2) and / or dibismuth-diruthenium oxide (BI2RU2O7) as shown in Figure 2.
  • These conductor and resistor assemblies can be printed onto the micromanufactured holder using the "screen printing" technique within the confined space for the fragrance deposit as shown in Figure 3. , as previously designed scheme in image vectorization software.
  • ELECTRICAL HYBRID MICROSYSTEM FOR FRAGRANCE AND AROMA CONTROLLED DISPENSING is powered by electric power generators, which may be mechanical generators such as capacitors, light generators such as photovoltaic plates, or chemical generators such as batteries, flexible membrane batteries or preferably coin cell batteries.
  • fragrance and / or aromas are deposited on the micromanufactured wells in the plate as shown in Figure 4, but may not, but are not limited to, in free form or associated with other support materials such as solvents (ethanol or ethyl acetate ), waxes (carnauba wax, beeswax or candellaris wax) as shown in Figure 5, gums (xanthan gum or arabic gum) or, preferably silica, more preferably micronized silica, as shown in Figure 6.
  • solvents ethanol or ethyl acetate
  • waxes carnauba wax, beeswax or candellaris wax
  • gums xanthan gum or arabic gum
  • silica more preferably micronized silica
  • Wells containing the fragrance and / or aroma may be open, semilacrated with 0.22 pm to 0.45 pm pore membranes which may be of cellulose ester or polyvinyldene fluoride - PVDF, or preferably with tapes. polypropylene adhesives and acrylic adhesive, perforated with pointed artifact from 0.1 to 0.2 pm in diameter, as shown in Figure 5.
  • the wells may also be sealed with a polytetrafluoroethylene - Teflon film.
  • the "ELECTRIC HYBRID MICROSYSTEM FOR FRAGRANCE AND AROMA CONTROLLED DISPENSING" is powered by wireless radio frequency signal, preferably Bluetooth, which is received on a transmitter / receiver integrated into the micromanufactured platform.
  • the transmitter / receiver is integrated with an electronic system of thermal actuators that, when receiving a radio frequency signal from an external electronic device, promote the application of energy through the conductors that is received by the resistors of the actuator system and promote a controlled and punctual temperature increase within the wells where they are located.
  • the fragrance and / or aroma volatilizes and propagates to the environment by passing through the perforated membranes or tapes, when present, and the pores built into the fairing surrounding the microsystem.
  • the fragrance odor and / or aroma can be perceived by the user who triggered the microsystem through an external electronic device by means of a wireless command.
  • the ceramic sheets imprinted with the circuits were UV laser cut to the desired structure using previously designed 3D models as shown in Figure 8.
  • the ceramic sheets were stacked, aligned, laminated and sintered in a viscous flow process, applying a controlled heating of 6 ° C / min to 450 ° C, where it was kept for 30 minutes and reheated to 850 °. C at the same rate of 6 ° C / min and maintained for 20 minutes, forming a multilayer LTCC system with printed electrothermal actuator system, as shown in Figure 9.
  • the integrated LTCC plate with electrothermal actuator system has a thickness of 1.33 mm and 30.5 mm side.
  • the four cavities where the fragrances and / or aromas will be deposited are 5 mm in internal diameter and 0.6 mm deep.
  • the electronic system is assembled comprising radio frequency transmitter / receiver and electrothermal actuator controller circuits, all integrated into the preprocessed LTCC platform, as illustrated in Figure 1 1.
  • the LTCC platform appears as shown in Figure 12, and after preparation of the electronic system, the fragrance was deposited on the micromanufactured wells in the microsystem mixed with a micronized silica, as shown in Figure 6.
  • microsystem containing the mobilized fragrance in its wells was then disposed within a plastic case, as shown in Figure 13, composing the "ELECTRO-THERMAL HYBRID MICROSYSTEM FOR CONTROLLED FRAGRANCE DISPOSAL".

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Abstract

"Microssistema híbrido eletrotérmico para dispensação controlada de fragrâncias e aromas", pertencente ao setor de experimentação olfativa para servir como sample de fragrância e/ou mostruário de fragrância, refere-se a micromanufatura de microssistemas integradores de múltiplas funcionalidades incluindo atuadores eletrotérmicos e transmissores/receptores de rádio frequência, também a micromanufatura de microssistemas responsivos a sinais wireless de rádio frequência e micromanufatura de microssistemas controladores de dispensação de fragrâncias e/ou aromas ativada por gatilho de variação de temperatura, mediante ativação de resistência térmica controlada via wireless. O microssistema integra, simultaneamente, um sistema eletrônico térmico, um sistema eletrônico transmissor/receptor wireless, um sistema de alimentação elétrico e um compartimento para armazenamento da fragrância e/ou aroma, todos micromanufaturados sobre um suporte de espessura reduzida; sendo o sistema eletrotérmico um conjunto de condutores, interconectados com um conjunto de resistores impressos sobre o suporte micromanufaturado dentro do espaço delimitado para o depósito da fragrância; o sistema de alimentação elétrica ser geradores de energia elétrica mecânicos ou geradores luminosos ou geradores químicos; o compartimento para armazenamento da fragrância e/ou aroma serem poços abertos ou semilacrados ou lacrados; e fragrância e/ou aromas podendo estar na forma livre ou associada a outros materiais de suporte tais como solventes ou ceras ou gomas ou sílicas.

Description

"MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS"
CAMPO DE APLICAÇÃO
[001 ] A invenção, pertencente: a invenção, pertencente ao setor de experimentação olfativa para servir como sampie de fragrância e/ou mostruário de fragrância, refere-se a micromanufatura de microssistemas integradores de múltiplas funcionalidades incluindo atuadores eletrotérmicos e transmissores/receptores de rádio frequência, também a micromanufatura de microssistemas responsivos a sinais wireless de rádio frequência e micromanufatura de microssistemas controladores de dispensação de fragrâncias e/ou aromas ativada por gatilho de variação de temperatura, mediante ativação de resistência térmica controlada via wireless.
ESTADO DA TÉCNICA
[002] Um microssistema pode ser definido como um conjunto de elementos interligados que funcionam como um todo estruturalmente constituído, capaz de manusear pelo menos dois meios, por exemplo eletricidade e líquidos, por meio de sensores, atuadores, interconexões e processos eletrônicos de sinal e controle, sendo a integração realizada por meio de dispositivos com dimensões significativamente reduzidas. Atualmente, tem se aplicado técnicas de múltiplas camadas cerâmicas em LTCC {Low Temperature Cofired Ceramic) para construção de circuitos integrados que podem ser utilizados em MST (Micro System Technology) para construção de microssistemas eletrônicos e não eletrônicos.
[003] Diversos substratos de cerâmicas têm sido utilizados com sucesso em microeletrônica na produção de circuitos impressos, bem como na produção de sensores, atuadores e componentes passivos. A indústria de cerâmicas eletrônicas desenvolveu tecnologia de substratos que, aplicados na indústria de microeletrônica, fornecem aplicações sofisticadas para a interconexão de sistemas eletrônicos de até 40 multicamadas que podem ser empilhadas para formar um único corpo. Este sistema é compatível com a tecnologia de filmes espessos, permitindo assim a deposição nas fitas cerâmicas de filmes condutores, resistivos e dielétricos de acordo com a aplicação.
[004] A tecnologia de múltiplas camadas em LTCC fornece um material com baixa perda dielétrica, constante dielétrica estável e funcionalização 3D que permite sua aplicação em MCM's (Multi Chip Module) e na indústria de comunicação wireless, como por exemplo em produção de módulos Bluetooth, onde se necessita que o dispositivo seja suficientemente compacto e versátil para se ajustar em outros pequenos dispositivos.
[005] Os materiais usados para a obtenção das fitas de cerâmica verde na tecnologia LTCC são vitrocerâmicas com estruturas de grão muito uniforme. O material primário é alumina (AI2O3) com uma matriz vítrea cujo objetivo é diminuir a temperatura durante a sinterização viscosa do sistema, deixando o material compatível com a tecnologia de filmes espessos, sendo que estas fitas apresentam espessuras de 50 a 300 pm. A tecnologia LTCC permite a geração de estruturas mecânicas (furos, vigas, pontes, canais, cavidades) em tamanhos intermediários na faixa de 100 pm até vários milímetros de maneira simples. As fitas são facilmente manipuláveis quando ainda verdes, sendo macias, flexíveis, e facilmente dissolvidas e abrasadas. Para a micromanufatura dos dispositivos em LTCC seguem-se as seguintes etapas:
• Moldagem (litografia, microusinagem por laser UV) das fitas cerâmicas para abertura de vias, canais, cavidades etc;
• Deposição de resistores (1 )/condutores (2) (2)/dielétricos de filme espesso na superfície ou enterrados usando técnicas de serigrafia de precisão;
• Laminação das fitas cerâmicas para a obtenção de um sistema multicamada;
• Sinterização do laminado; • Montagem de circuito eletrônico (sistema de transmissão/recepção, sistema de controle dos atuadores térmicos) e realização da interconexão elétrica.
[006] Comprovadamente, o marketing olfativo é uma ótima ferramenta para incrementar as vendas em todos os seguimentos, principalmente nos voltados à alimentação, onde aromas de chocolate e café, por exemplo, chegam a aumentar esse objetivo em até 30% quando da distribuição desses aromas nos corredores de shopping centers. Mesmo marcas alheias ao seguimento de alimentação têm procurado associar determinado aroma aos seus produtos.
[007] O atual estado da técnica antecipa alguns documentos de patentes que versam sobre a matéria em apreço, como PI 9206449-3 ("Amostrador para Liberar Material Líquido Encapsulado e Processo de Obtenção do Mesmo") que refere-se a fragrâncias microencapsuladas coladas em uma folha, cuja atividade inventiva é baseada no uso de um tratamento protetor entre as tintas de impressão sobre o papel e a camada que contém as microcápsulas ou suas camadas de adesão associadas se presentes.
[008] A tecnologia, apesar de largamente utilizada pelo mercado, apresenta uma série de limitantes e inconvenientes como gasto excessivo de papel na confecção do catálogo, embalagens, produtos, processo industrial de fabricação e descarte, além da impossibilidade de combinação das fragrâncias ou aromas contidos nos catálogos.
[009] Soluções mais inovadores já são oferecidas pelo mercado como o Scentee® Smartphone Aroma Diffusor (http://thegadgetflow.com/portfolio/scentee- smartphone-aroma-diffuser acessado em 1 1 de outubro de 2016) que consiste de um equipamento, conectado no fone de ouvido do smartphone, liberador de odores. Ao receber e-mails e notificações de redes sociais, o usuário pode sentir aromas de essências e aromas, porém aponta-se como fator negativo o fato do conector p2 do smartphone ser uma tecnologia que brevemente será descontinuada, além de que elimina a possibilidade da audição concomitante uma vez utilizado pelo equipamento exalador de cheiros. O documento de patente WO 2013001972 (Devide, method and program for message Exchange and conversation via network) revela o dispositivo liberador de aroma aplicado em dispositivos de troca de mensagens que emitem um aroma de acordo com as mensagens recebidas via web, mas também existe a necessidade de uma conexão física com o dispositivo gerador do sinal.
[0010] O "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS" diferencia-se desse dispositivo pelo fato de não necessitar de uma conexão física com o dispositivo móvel, haja vista que comunica-se através de sinal sem fio (wireiess) com o dispositivo emissor do comando de liberação da fragrância.
[001 1 ] No documento US 2015/0048178 {Systems, methods and articles to provide olfactory sensations) tem-se a descrição de um dispositivo que pode captar aromas do ambiente e liberá-lo de forma controlada através de um sistema configurável associado a um efeito Peltier aquecedor ou resfriador liberador de aroma retido. Esse dispositivo tem como ponto negativo o fato do sistema emissor do estímulo elétrico não estar integrado ao sistema atuador emissor do odor, sendo apresentados em dois módulos separados que se interconectam por um cabo.
[0012] O documento BR2015/050257 versa sobre um dispositivo para liberação de fragrâncias e aromas acionado por tecnologia sem fio baseada no fenómeno de volatilização por aumento de temperatura em resistências, ou por ruptura mecânica ou, ainda, ultrassom e um sistema de ventilação distribui o odor através de um tecido localizado no entremeio do mecanismo. Essa tecnologia aproxima-se de "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS", mas apresenta-se limitada em relação à espessura do dispositivo, superior a 5 mm, limitando sua versatilidade. [0013] "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTERMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS" consiste em um microssistema que integra, simultaneamente, um sistema eletronico térmico, um sistema eletronico transmissor/receptor wireless, um sistema de alimentação elétrico e um compartimento para armazenamento da fragrância e/ou aroma, possuindo todos esses sistemas micromanufaturados sobre uma plataforma de espessura reduzida, que consiste na novidade e ato inventivo pela alteração de forma, que permite uma associação versátil do microssistema desenvolvido com o uso de equipamentos eletrônicos portáteis de uso pessoal, tais como tablets, celulares, laptops e outros.
RESUMO DA INVENÇÃO
[0014] "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTERMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS" revela uma plataforma tecnológica integradora de sistemas com múltiplas funcionalidades incluindo atuadores eletrotérmicos e transmissores/receptores de rádio frequência para dispensação controlada de fragrâncias e aromas, associada ao seu fenómeno de volatilização, regulada pela ação de um sistema híbrido eletrotérmico micromanufaturado, acionado por um sinal eletronico comandado por comunicação wireless, como mostrado na Figura 1 .
OBJETIVO DO INVENTO
[0015] "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS" consiste em microssistema integrador de múltiplas funcionalidades contendo atuadores eletrotérmicos e transmissores/receptores de rádio frequência para dispensação controlada de fragrâncias e aromas.
[0016] É objetivo da presente invenção um microssistema integrador de múltiplas funcionalidades baseado em suportes micromanufaturados associados a um sistema híbrido eletrotérmico que, pela ação da aplicação de uma tensão sobre um conjunto de condutores associados a resistores, promovem a dispensação controlada de fragrâncias e aromas pela ação do calor gerado nesses resistores.
[0017] "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS" também objetiva a construção de suportes micromanufaturados, podendo ser, mas não estritamente, construídos sob uma plataforma de LTCC, integrados com sistemas eletrotérmicos capazes de produzir uma variação térmica controlada a partir de um estímulo elétrico, comandado por um equipamento eletrônico que se comunica através de um sinal wireiess, como mostrado na Figura 1 .
[0018] Também é objetivo da presente invenção produzir associações de fragrâncias e/ou aromas com sistemas eletrotérmicos construídos sobre diferentes plataformas micromanufaturadas que respondam a variação térmica produzida por esse sistema sofrendo fenómeno de volatilização controlada, atravessando ou não membranas com porosidade conhecida, e dissipando-se para o ambiente de tal forma que o odor da fragrância e/ou aroma seja perceptível somente quando o usuário emitir um estímulo consciente a partir de um dispositivo eletrônico.
[0019] Também é objetivo da presente invenção a construção de um sistema liberador de fragrâncias e/ou aromas sobre uma plataforma micromanufaturada que seja responsiva a um comando externo proveniente de um equipamento eletrônico que se comunica com um controlador eletrônico embutido na plataforma através de um sinal wireiess.
[0020] "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS" também objetiva uma plataforma de controle de liberação de fragrâncias e/ou aromas responsiva a um sinal wireiess que seja suficientemente compacta para ser facilmente acoplada a dispositivos eletrônicos portáteis, ou seja, espessura menor que 5 mm. DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0021 ] Figura 1 - Desenho esquemático de diagrama de blocos dos constituintes do "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS"
[0022] Figura 2 - Desenho esquemático do circuito de resistores e Condutores impressos por screen printing placa em LTCC.
[0023] Figura 3 - Desenho esquemático em perspectiva de placa LTCC com o desenho dos condutores e resistores impressos.
[0024] Figura 4 - Desenho esquemático em vista superior de poços micromanufaturados sobre placa LTCC com resistores e condutores impressos.
[0025] Figura 5 - Desenho esquemático em vista superior de poço da placa LTCC preenchido com mistura de cera e fragrância.
[0026] Figura 6 - Desenho esquemático em vista superior de poço da placa LTCC preenchido com mistura de fragrância e sílica micronizada.
[0027] Figura 7 - Desenho esquemático de resistores impressos sobre placa (4) de cerâmica verde.
[0028] Figura 8 - Desenho esquemático em vista superior de placa de cerâmica verde cortada e empilhada em orientadores de empilhamento
[0029] Figura 9 - Desenho esquemático em vista superior de placa de cerâmica verde (LTCC) sinterizada com circuitos eletronicos impressos
[0030] Figura 1 0 - Desenho esquemático em vista superior de placa de cerâmica verde (LTCC) sinterizada contendo fios conectores
[0031 ] Figura 1 1 - Desenho esquemático da disposição do circuito elétrico na placa de LTCC [0032] Figura 12 - Desenho esquemático em vista superior da plataforma de LTCC
[0033] Figura 13 - Desenho esquemático em vista superior do microssistema contendo a fragrância mobilizada em seus poços dentro de um estojo plástico
DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO
[0034] Fragrâncias e aromas são compostos voláteis que são percebidos pelos órgãos olfativos e desencadeiam uma série de respostas metabólicas no ser humano capaz de promover respostas emocionais associados a esse estímulo sensorial.
[0035] Observado isso, a presente invenção refere-se à construção de um sistema capaz de liberar odores a partir da volatilização de fragrâncias e/ou aromas promovida por um estímulo produzido conscientemente pelo usuário do produto em um dispositivo eletrônico.
[0036] "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTERMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS" consiste em um sistema híbrido eletrotérmico construído sobre suportes ou plataformas micromanufaturados, preferencialmente na forma de placas, que podem ser de vidro, de plásticos termorresistentes ou em cerâmicas verdes (LTCC - Low Temperature Co-fired Ceramic) preferencialmente.
[0037] O sistema eletrotérmico consiste de um conjunto de condutores, que podem ser, mas não se limitam, de pastas de prata e prata paládio, interconectados com um conjunto de resistores, que podem ser de dióxido de rutênio (RUO2) e/ou óxido de dibismuto-dirutênio (BÍ2RU2O7), como mostrado na Figura 2. Esses conjuntos de condutores e resistores podem ser impressos sobre o suporte micromanufaturado utilizando a técnica "screen printing" dentro do espaço delimitado para o depósito da fragrância, como mostrado na Figura 3, conforme esquema previamente desenhado em softwares de vetorizaçao de imagem.
[0038] "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS" é alimentado por geradores de energia elétrica, podendo ser geradores mecânicos, tais como capacitores, geradores luminosos tais como placas fotovoltaicas, ou geradores químicos tais como pilhas, baterias de membranas flexíveis ou, preferencialmente baterias tipo coin cell.
[0039] A fragrância e/ou aromas são depositados sobre os poços micromanufaturados na placa, como mostrado na Figura 4, podendo, mas não se limitando estarem na forma livre ou associada a outros materiais de suporte tais como solventes (etanol ou acetato de etila), ceras (cera de carnaúba, cera de abelha ou cera de candellaris), como mostrado na Figura 5, gomas (gomas xantana ou goma arábica) ou, preferencialmente sílicas, mais preferencialmente à sílica micronizada, como mostrado na Figura 6.
[0040] Os poços contendo a fragrância e/ou aroma podem apresentar-se abertos, semilacrados com membranas com poros de 0,22 pm a 0,45 pm que podem ser de éster de celulose ou polyvinyldene fluoride - PVDF, ou preferencialmente com fitas adesivas de polipropileno e adesivo acrílico, perfurado com artefato pontiagudo de diâmetro de 0,1 a 0,2 pm , como mostrado na Figura 5. Os poços também podem estar lacrados com um filme de polytetrafluoroethyleno - Teflon.
[0041 ] O "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS" é acionado por sinal wireless de rádio frequência, preferencialmente Bluetooth, que é recebido em um transmissor/receptor integrado à plataforma micromanufaturada.
[0042] O transmissor/receptor, por sua vez, está integrado a um sistema eletrônico de atuadores térmicos que, ao receberem um sinal de rádio frequência proveniente de um dispositivo eletronico externo, promovem a aplicação de uma energia através dos condutores que é recebida pelos resistores do sistema atuador e promovem um aumento de temperatura controlada e pontual dentro dos poços onde estão situados.
[0043] Pelo aumento da temperatura controlado pelo sistema eletronico autónomo, a fragrância e/ou aroma volatiliza e se propaga para o meio ambiente atravessando as membranas ou fitas adesivas perfuradas, quando presentes, e os poros construídos na carenagem que envolve o microssistema.
[0044] Assim, o odor da fragrância e/ou aroma pode ser percebido pelo usuário que acionou o microssistema através de um dispositivo eletronico externo por meio de um comando wireless.
EXEMPLO DE CONCRETIZAÇÃO DO INVENTO
Fabricação do microssistema em LTCC
[0045] A fabricação dos microssistemas integrados iniciou-se com a impressão das pastas resistivas e condutoras sobre fitas de cerâmica verde, como mostrado nas Figuras 2 e 7, utilizando a técnica de serigrafia de precisão - screen printing - seguindo esquemas das telas de impressão previamente desenhadas.
[0046] As folhas de cerâmicas impressas com os circuitos foram cortadas a laser UV conforme estrutura desejada, utilizando modelos 3D previamente esquematizados, como mostrado na Figura 8.
[0047] Posteriormente, as folhas cerâmicas foram empilhadas, alinhadas, laminadas e sinterizadas em processo de fluxo viscoso, aplicando um aquecimento controlado de 6 °C/min até atingir 450 °C, onde foi mantido por 30 minutos e novamente aquecido até 850 °C com mesma taxa de 6 °C/min e mantido por 20 minutos, formando um sistema LTCC de múltiplas camadas com sistema atuador eletrotérmico impresso, como mostrado na Figura 9. [0048] A placa LTCC integrado com sistema atuador eletrotérmico possui espessura de 1 ,33 mm e 30,5 mm de lado. As quatro cavidades onde ficarão depositados as fragrâncias e/ou aromas possuem 5 mm de diâmetro interno e 0,6 mm de profundidade.
[0049] Em seguida, o sistema eletrônico é montado compreendendo transmissor/receptor de rádio frequência e circuitos controladores dos atuadores eletrotérmicos, todos integrados à plataforma de LTCC pré-processada, conforme ilustrado na Figura 1 1 . Após sistema eletrônico impresso, a plataforma de LTCC apresenta-se como mostrado na Figura 12, e após preparo do sistema eletrônico, a fragrância foi depositada sobre os poços micromanufaturados no microssistema misturada a uma sílica micronizada, como mostrado na Figura 6.
[0050] O microssistema contendo a fragrância mobilizada em seus poços foi então disposto dentro de um estojo plástico, como mostrado da Figura 13, compondo o modelo de "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS".
[0051 ] Para avaliação de aplicação na dispensação de fragrâncias para validação do microssistema, realizou-se o teste de aplicação com o microssistema aberto contendo fragrância imobilizada com a sílica micronizada. Sobre os contatos elétricos aplicou-se uma tensão conhecida capaz de gerar corrente e, consequentemente, calor no sistema integrado eletrotérmico mostrado na Figura 6.
[0052] Observou-se olfativamente, através da exalação do odor, que o sistema foi capaz de promover uma dispensação da fragrância de forma controlada através da aplicação ou não de uma tensão sobre o contato elétrico externo.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS", caracterizado por microssistema que integra, simultaneamente, um sistema eletrônico térmico, um sistema eletrônico transmissor/receptor wireless, um sistema de alimentação elétrico e um compartimento para armazenamento da fragrância e/ou aroma, todos micromanufaturados sobre um suporte de espessura reduzida; sendo o sistema eletrotérmico um conjunto de condutores, interconectados com um conjunto de resistores impressos sobre o suporte micromanufaturado dentro do espaço delimitado para o depósito da fragrância; o sistema de alimentação elétrica ser geradores de energia elétrica mecânicos ou geradores luminosos ou geradores químicos; o compartimento para armazenamento da fragrância e/ou aroma serem poços abertos ou semilacrados ou lacrados; e fragrância e/ou aromas podendo estar na forma livre ou associada a outros materiais de suporte tais como solventes ou ceras ou gomas ou sílicas.
2. "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o conjunto de condutores serem de pastas de prata ou prata paládio e o conjunto de resistores serem de dióxido de rutênio (RuO2) e/ou óxido de dibismuto-dirrutênio (Bi2Ru2O7); o sinal wireless de rádio frequência ser Bluetooth; os geradores de energia elétrica mecânicos serem capacitores, os geradores luminosos serem placas fotovoltaicas e os geradores químicos serem pilhas ou baterias de membranas flexíveis ou baterias tipo coin cell; o suporte ou plataforma serem na forma de placas micromanufaturada em vidro ou em plásticos termorresistentes ou em cerâmicas verdes (LTCC - Low Temperature Co-fired Ceramic) e os poços serem semilacrados com membranas com poros de 0,22 pm a 0,45 pm de éster de celulose ou polyvinyldene fluoride - PVDF, ou fitas adesivas de polipropileno e adesivo acrílico e perfurados com artefato pontiagudo de diâmetro de 0, 1 a 0,2 pm e os poços lacrados o serem com filme de polytetrafluoroethyleno; e fragrância e/ou aromas estarem associadas a etanol ou acetato de etila ou ceras de carnaúba ou de abelha ou de candellaris ou gomas xantana ou arábica ou sílica micronizada.
3. "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS", de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por a placa LTCC com sistema atuador eletrotérmico possuir espessura de 1 ,33 mm e 30,5 mm de lado e as quatro cavidades onde ficarão depositados as fragrâncias e/ou aromas possuírem 5,0 mm de diâmetro interno e 0,6 mm de profundidade.
4. "MICROSSISTEMA HÍBRIDO ELETROTÉRMICO PARA DISPENSAÇÃO CONTROLADA DE FRAGRÂNCIAS E AROMAS", de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por a fabricação dos microssistemas integrados se realizarem com a impressão das pastas resistivas e condutoras sobre fitas de cerâmica verde, utilizando a técnica de serigrafia de precisão seguindo esquemas das telas de impressão previamente desenhadas; em seguida as folhas de cerâmicas impressas com os circuitos serem cortadas a laser UV conforme estrutura desejada utilizando modelos 3D previamente esquematizados; posteriormente, as folhas cerâmicas são empilhadas, alinhadas, laminadas e sinterizadas em processo de fluxo viscoso, aplicando um aquecimento controlado de 6 °C/min até atingir 450 °C, mantido por 30 minutos e novamente aquecido até 850 °C com a taxa de 6 °C/min e mantido por 20 minutos, formando um sistema LTCC de múltiplas camadas com sistema atuador eletrotérmico impresso; em seguida o sistema eletrônico é montado compreendendo transmissor/receptor de rádio frequência e circuitos controladores dos atuadores eletrotérmicos, todos integrados à plataforma de LTCC pré- processada.
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