CN113711000A - 压力传感器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及压力传感器，包括至少两个相邻的导电引线，该导电引线以图案形式设置在第一弹性体载体的面上；以及由电阻复合材料形成的电阻层，用于分流至少两个相邻的导电引线，所述导电层设置在第二弹性体载体的面上。第一载体和第二载体横跨间隔件堆叠，使得至少两个相邻的导电引线横跨由间隔件限定的间隙面向电阻层。间隙由载体之间的凹穴形成。包括至少两个相邻的导电引线的第一载体和/或包括电阻层的第二载体是可拉伸的，诸如在接收在横跨间隙的方向中施加的力F时，减小电阻层与至少两个相邻的导电引线之间的间隙。在闭合间隙时，相邻的导电引线在力相关的接触区域和接触电阻上分流。载体之间的气体约束结构中的气体至少部分地抵消所施加的力。

Description

压力传感器

技术领域

本公开涉及基于压敏电阻的力传感器，具体是包括基于膜型电阻的压力传感器的弹性体制品及其制造方法。

背景技术

力觉电阻(FSR)传感器通常包括与电极直接接触的力相关的电阻材料层。多种FSR油墨是已知的，可由其形成此类层。通常，这些材料包括在渗透阈值以下或附近与导电填料颗粒(碳纳米管、石墨)混合的弹性基质材料(例如橡胶，诸如PDMS)。在压缩材料时，可以降低渗透阈值，这可能伴随着经由导电填料颗粒横跨基质形成的新导电通路。US3806471公开了一种由分散在可压缩(弹性)材料中的(半)导电颗粒形成的FSR材料。在其它情况下，直接接触的材料对压力的灵敏度通过使用膜中的空隙来增强，诸如在US9278856中所述。这里的柔性感测材料包含碳纳米管。

可替代地，FSR已经使用应用于力传感器中的电阻材料构造而成，该力传感器由横跨间隙分隔的平行膜结构形成，如US5033291中所述。在此种类型的设备中，可以辨别出两种不同的操作模式。在第一种的所谓的“直通模式”中，施加的力与从第一膜上的电路经由电阻材料流向第二膜上的单独电路的电流相关。当施加压力时，层接触可以通过电路之间的电阻变化来记录。“直通”型传感器的缺点是在组装期间需要复杂的布线方案和/或进一步的高分辨率对齐。此外，由于横跨间隙的两层都需要电路，“直通”型传感器更难相接。US6909354公开了一种“分流”型力传感器，其中电阻层膜悬挂在交叉指状电路上。在按压传感器时，交叉指状电路被电阻层分流。分流模式的缺点是，由于不均匀的力-电阻关系，这些通常会受到不太理想的灵敏度曲线影响，例如施加力的微小变化可导致很大的观察电阻变化，并且相反，施加力的很大变化可导致电阻的微小变化。通常，这是通过使用高分辨率制造技术形成指状电极来解决的。其问题包括此类技术不利于大规模制造。US6964205公开了一种可用于检测座椅表面的力分布的传感器。传感器包括至少一个衬底层、相对于衬底层可操作地布置的多个感测元件，以及设置在衬底层上的导电迹线。通过采用狭缝或切口，传感器可以独立于相邻传感器移动，从而允许传感器符合不规则形状的表面。缺点包括狭缝或切口的提供在大规模制造中是不利的，并且刚性传感器箔被体验为不舒服。此外，仍然需要提供具有改进的长期可重复性的压力传感器。本发明通过提供可集成到织物产品中的如本文所述的压力传感器来克服这些或进一步的缺点中的至少一个。

发明内容

本公开的第一方面涉及层压到织物片上的压力传感器。压力传感器包括以图案形式设置在第一载体的面上的至少两个相邻的导电引线，以及由复合材料形成的电阻层用于分流至少两个相邻的导电引线，所述电阻层设置在第二载体的面上。第一和第二弹性体载体横跨间隔件堆叠，使得至少两个相邻的导电引线横跨由间隔件限定的间隙面向电阻层，以形成限定气体约束结构的凹穴结构，该气体约束结构填充有至少部分地抵消施加在压力传感器上的力(F)的气体。第一载体包括至少两个相邻的导电引线并且第二载体包括电阻层。载体是可拉伸的，诸如在接收在横跨间隙的方向中施加的力(F)时，电阻层和至少两个相邻的导电引线之间的间隙减小，以根据接收的力将至少两个相邻的导电引线与电阻复合材料(E)在接触区域(A)上分流。这产生导电引线之间的压力相关电阻。凹穴结构设置有微凸块的浮雕结构和用于减小气体反作用力的开口，所述开口被设定尺寸为阻止气体离开凹穴。可拉伸的第一载体和可拉伸的第二载体(包括它们相应的导电引线和电阻层)可以在接收面内和/或面外力时朝向彼此弯曲，以在接触时分流至少两个相邻的导电引线。通过由可拉伸材料形成相邻的导电引线和/或电阻层，所述导电引线和层在接触时变形以形成朝向电极的压力相关的导电性。因此，至少两个相邻的导电引线之间的电阻也取决于所述压力。

如上所述，传感器包括载体之间的凹穴。初始间隔距离，即凹穴的初始第一尺寸(厚度)，即横跨间隙的初始距离，可以由静止的载体之间的距离来限定，即处于初始位置，例如无需施加外力。因此，间隔件的厚度可以限定间隙的垂直偏移。凹穴的宽度(即凹穴沿载体的尺寸)可以由隔板的相对侧壁部分限定。可替代地，凹穴(pocket)的宽度可限定在相邻间隔件的侧壁部分之间。凹穴的宽度可以进一步限定载体不受支撑的距离。载体的弹性模量有助于在力去除后恢复间隙。如上所述，包括其中的开口的凹穴在载体之间限定气体约束结构，该气体约束结构填充有至少部分地抵消所施加的力的气体。气体约束结构可以被理解为至少限制气体流动，优选地固定传感器结构内的气体总量，例如从结构到结构外侧的体积。受限制的气流可以被理解为包括在传感器的压力感测事件的时间范围内的受限制的气流。气体可被理解为包括空气，例如环境空气。发明人发现，载体之间的间隔距离的减小以及因此凹穴体积的减小导致约束在凹穴中的气体的压缩和/或气体从凹穴中的置换。不希望受理论束缚，发明人相信此类从凹穴中压缩和/或置换气体(例如经由气体限制孔)至少部分抵消施加的力并抑制膜的位移。发明人进一步发现，在传感器层中的一者或二者上包括微结构凸块，将允许压力分布，从而在凸块顶部实现部分分流。气体可驻留在微结构化凸块之间的谷内。

发明人发现，例如在接收外力时，减少载体之间的间隔距离导致气体压缩。通过向压力传感器提供可拉伸的第一和第二载体以及可拉伸的间隔件，传感器作为整体可以是可拉伸的和/或柔性的。具体地，对于在织物中的应用，传感器优选地具有低杨氏模量和厚度以确保在张力下的贴合覆盖。将传感器的可拉伸性与织物的可拉伸性相匹配，可以提高用户(例如穿着包含压力传感器的织物制品的人)的舒适度。许多织物在长度方向上可拉伸至少5％，或甚至至少10％或更多。优选地，传感器的厚度不超过5mm。对于在织物制品中的应用，厚度优选地更小，例如低于2mm或甚至低于诸如约1或低于约0.5mm，例如在0.5mm至0.1mm之间的范围内。压力传感器的最小厚度将受限于载体、引线、分流层和横跨间隙的距离(即凹穴的高度和/或间隔件的厚度)的组合厚度。应当理解，术语织物不应被解释为仅限于机织物；织物还可以包括其它类型的布料，诸如皮革和/或橡胶，诸如乳胶。

本公开的第二方面涉及一种制造压力传感器的方法。优选地，根据本发明的第一方面和本文所述的任何实施例的压力传感器。该方法包括提供第一载体、第二载体和间隔件。该方法进一步包括在载体(例如第一载体)的面上以图案形式提供至少两个相邻的导电引线。到另一个载体(例如第二载体)的面上，沉积复合材料以形成导电层。该导电层具有适合于分流至少两个相邻的导电引线的导电性。在提供导电引线并沉积电阻层之后，该方法包括横跨间隔件堆叠第一和第二载体，使得至少两个相邻的导电引线横跨由间隔件限定的间隙面向电阻层，其中间隙是在载体之间限定气体约束结构的凹穴，该气体约束结构填充有至少部分地抵消所施加的力的气体。

附图说明

本公开的装置、***和方法的这些和其它特征、方面和优点将从以下描述、所附权利要求和附图中得到更好的理解，在附图中：

图1A示意性地描绘压力传感器的实施例的透视图；

图1B示意性地描绘处于静止和压缩下的压力传感器的实施例的横截面侧视图；

图2A和图2B示意性地描绘在压缩下的压力传感器的实施例的横截面侧视图中气体的再分布；

图3A示意性地描绘通过处于静止和拉伸时复合材料的导电通路的横截面侧视图；

图3B示意性地示出用于复合材料的渗透阈值；

图4A和图4B示意性地示出平行和螺旋交叉电极设计的实施例；

图4C示意性地描绘平行和螺旋电极设计的实施例的力相关接触区域的演变；

图5A和图5B示出具有平行和螺旋电极设计的压力传感器的实施例的记录的力-电流轨迹；

图6A示意性地描绘压印电阻层；

图6B描绘压印电阻层的显微照片；

图6C示意性地描绘包括压印电阻层的压力传感器的实施例的横截面侧视图；

图6D描绘根据施加的力的具有压印电阻层的压力传感器的实施例的引线两端的测量电阻；

图7A示意性地描绘压力感测元件的实施例的横截面侧视图；

图7B示意性地描绘压力感测织物片的实施例的透视图；

图7C显示包括压力传感器阵列的压力感测织物片的照片；

图8A示意性地描绘包括压力传感器阵列的垫子的实施例的透视图；以及

图8B示意性地描绘用于制造压力传感器的方法的实施例；

图9A描绘压力传感器的实施例的引线两端的测量电阻；

图9B示意性地示出无源矩阵配置中的压力传感器阵列的电气方案；

图10显示压力分布感测制品的照片，该制品包括无源矩阵配置中的压力传感器阵列；

图11A和图11B示意性地示出在施加外力的情况下具有和不具有微结构浮雕图案的压力传感器的实施例；

图12A和图12B比较了压力传感器的多个实施例的压力传感器响应。

具体实施方式

用于描述特定实施例的术语不旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。应当理解，术语“包括”和/或“包含”指定了所述特征的存在但不排除一个或多个其它特征的存在或添加。将进一步理解的是，当一种方法的特定步骤被称为在另一步骤之后时，它可以直接在所述另一步骤之后，或者可以在执行该特定步骤之前执行一个或多个中间步骤，除非另有说明。同样将理解的是，当描述结构或组件之间的连接时，除非另有说明，否则该连接可直接或通过中间结构或组件建立。

如本文所用，渗透阈值可以被认为是与渗透理论相关的数学概念，渗透理论是随机***中长程连通性的形成。在阈值之上，巨大的连接组件通常存在于***大小的数量级。通过提供远高于渗透阈值的微粒相对于介电基质的体积比，可以确保微粒在整个介电基质中形成电极间隙大小的数量级的连接组件。这通常可以通过向微粒提供相对高的堆积密度来实现，例如大于0.3(百分之三十)体积％，优选大于0.5体积％。还可以根据传感器材料的导电性或电阻行为通过实验测量最小所需比率。例如，微粒相对于介电基质的比率优选地足够高以使得传感器材料的导电性接近材料的纯体积电阻的导电性。对于典型的材料，这可能对应于微粒相对于介电基质的大于30％的体积比。

用于压力传感器的弹性材料和可拉伸层和/或可拉伸材料可以理解为可沿至少第一方向拉伸至少指定量而基本上不会不可逆地失去功能性。换句话说，可拉伸或弹性材料(层)可以理解为可以从初始尺寸沿方向拉伸到其初始尺寸的倍数的尺寸的材料(层)。例如，限定为可拉伸至少20％的载体可以被拉伸至原始尺寸的1.2倍。如本文所用，“可拉伸而基本上不失去功能性”可被理解为包括可拉伸而不会撕裂。此外，在第一方向中可拉伸的材料(层)可以理解为在第二正交方向中可压缩。

如本文所用，电阻层(诸如分流层)和/或电阻材料可以被理解为包括具有电绝缘体和良好电导体(诸如包括铜的金属)之间的导电性的材料和/或层。电阻层可以理解为具有中等电阻率，例如1kΩ/cm²和500kΩ/cm²之间范围的薄层电阻率，例如5kΩ/cm²或200kΩ/cm²，优选在10kΩ/cm²和100kΩ/cm²之间范围内的薄层电阻率，例如约30kΩ/cm²或约50kΩ/cm²。对于电阻层(分流层)，“可拉伸而基本上不失去功能性”包括能够适应高达20％的平面变形，例如在接收横跨间隙的方向中施加的力时，不会不可逆地失去导电性。

下文将参考附图更全面地描述本发明，其中示出了本发明的实施例。在附图中，为了清楚起见，可能夸大了***、组件、层和区域的绝对和相对大小。可以参考本发明的可能理想化的实施例和中间结构的示意图和/或横截面来描述实施例。在描述和附图中，相同的数字始终指代相同的元件。相关术语及其派生词应被解释为是指当时所描述的或所讨论的附图中所示的取向。这些相关术语是为了便于描述，并且除非另有说明，否则不要求***以特定取向构造或操作。

应注意，所限定的凹穴结构可以不限于单对相对的导电引线和电阻层(分流层)。凹穴结构可以在多个传感器之间延伸，即多个引线和分流层可以共享凹穴结构。此外，凹穴结构可以包括多个互连的隔室，使得第一隔室中的受压气体可以重新分布在其它隔室之上。

图1A示意性地描绘了压力传感器1的实施例的分解透视图。例如如图所示，实施例包括：第一弹性体载体3，其包括呈交叉指状图案P的两个相邻的导电引线2；包括FSR电阻层4的第二弹性体载体5；由间隔件7分隔的第一载体和第二载体。为了清楚起见，第二载体5被描绘成透明的，以便不妨碍对电阻层4的观看。

图1B示意性地描绘了处于初始状态(例如无外力F)的压力传感器1；以及处于状态1’(具有外力F)的压力传感器的横截面侧视图。

与本发明的第一方面一致，如图所示的压力传感器1包括以图案P设置在第一载体3的面上的两个相邻的导电引线2；以及由复合材料E形成的电阻层4，用于分流至少两个相邻的导电引线2。所述电阻层4设置在第二载体5的面上。第一载体3和第二载体5跨间隔件7堆叠，使得相邻的导电引线跨由间隔件7限定的间隙6面向电阻层4。

应当理解，传感器不应被解释为限于所描绘的导电元件的取向和放置。例如，压力传感器1也可以由设置在第一载体3上的电阻层4和设置在第二载体5上的至少两个相邻的导电引线2构造。

在如图所示的实施例中，包括电阻层的第二载体5是可拉伸的，诸如在接收施加在跨间隙6的方向中的力F时，减小电阻层4和至少两个相邻的导电引线2之间的间隙6，以将至少两个相邻的导电引线2分流，从而闭合引线之间标记为“Z”的电路。电路的总电阻率可以理解为引线的体电阻率和电阻层4(分流层)的体电阻率以及引线与分流层之间的接触电阻的总和。注意，总电阻率随电阻层4和引线之间形成接触的区域A而变化。间隙6由载体之间的凹穴8形成。凹穴的高度“h”限定跨间隙的距离。凹穴8的宽度“w”由间隔件7的相对侧壁部分之间的距离限定。凹穴填充有在使用中至少部分地抵消所施加的力F的气体“G”。凹穴的宽度还限定了载体不由间隔件支撑的跨度。当静止时，例如在没有外力的情况下，气体有助于保持载体在间隙上分隔。

在一些优选实施例中，在释放所施加的力时，气体有助于分离包含在压力传感器1中的一层或多层(载体)。

在可拉伸载体之一上提供至少两个相邻的导电引线。这些引线可以由在一定长度上以一定距离间隔开并且以由图案“P”限定的形状的一对相邻导电引线形成。该图案包括分隔一定距离的至少两个平行的相邻引线。图案还可以包括交叉指状电极设计。可替代地，该图案可以限定多个相邻的导电引线，例如分隔一定距离的3、4或更多的引线。进一步可替代地，至少两个相邻的导电引线2可以由单个导电轨迹形成，其中相邻部分彼此相距一定距离蜿蜒曲折。

应当理解，导电引线由包括导电材料的组合物形成。该组合物可以由电绝缘材料和诸如导电颗粒的导电材料的混合物形成。在优选实施例中，混合物由聚合物可拉伸粘合剂(形成基质)和导电颗粒的导电网络形成。优选地，导电颗粒选自由如下项组成的组：金属颗粒和金属纳米颗粒、含金属颗粒和纳米颗粒、石墨颗粒和纳米颗粒、碳颗粒和纳米颗粒、碳纳米线、导电聚合物颗粒和纳米颗粒，及其混合物，更优选地选自由如下项组成的组：含银颗粒、银颗粒、铜颗粒、含铜颗粒、银纳米线、铜纳米线、石墨颗粒、碳颗粒及其混合物，并且甚至更优选地选自石墨颗粒、碳颗粒及其混合物。应当理解，该混合物可以可选地包含其它导电材料，诸如导电聚合物或其它添加剂，诸如稳定剂。

在一些实施例中，导电引线包括接线片(tab)11(见图4B)，用于连接到用于测量至少两个相邻导电引线之间的电阻率的设备。在一些优选实施例中，接线片至少部分地覆盖有介电材料以防止接线片和/或引线短路。

如上所述，包括至少两个相邻的导电引线2的第一载体3和包括电阻层4(分流层)的第二载体5中的至少一者，优选地二者是可拉伸的。向压力传感器1提供包括导电引线(相应地电阻层)的至少一个可拉伸载体可以提高传感器的长期可靠性。向传感器提供可拉伸组件可以进一步提高压力测量的再现性。通过提供：包括至少两个相邻的导电引线2的可拉伸第一载体3、包括电阻层4的可拉伸第二载体5和可拉伸间隔件，可以进一步提高这些优点。

如上所述，凹穴的高度“h”限定了跨间隙的距离。凹穴8的宽度“w”由间隔件7的相对侧壁部分之间的距离限定。在优选实施例中，凹穴的高度“h”优选地在0.5至200微米之间的范围内，更优选地在5至50微米之间的范围内。并且宽度大于0.5cm，优选地1-2cm。通过将气体约束在凹穴内(提供气流限制器)和/或优化凹穴的尺寸，例如通过优化间隔件的厚度、形状和/或尺寸，可以减少弹性体载体的下垂和/或可以改善施加力后的恢复。

发明人进一步发现，对于给定的载体刚度，间隙高度和/或凹穴宽度可用于调整响应状态。与短间隙相比，长间隙在相对较高的力下更灵敏，因为在施加力时，首先需要在电阻层4分流引线2之前克服相对较大的距离。此外，可能会截留更多的气体对施加的力造成更高的反压力。引线2相对靠近电阻层放置的传感器，在较小的力状态内更灵敏。类似地，与凹穴更窄的传感器相比，具有宽凹穴的传感器在低力状态下相对更灵敏。换句话说，与短横跨距离相比，长横跨距离需要较小的力F来接触相对的载体，该短横跨距离需要每单位长度更大的载体伸长来闭合间隙。

在一些优选实施例中，间隔件是周向间隔件，其限定具有高度“h”和宽度“w”的孔。周向间隔件可被理解为具有内周边，例如环形/方形。可选地，如图2A中所示，凹穴可被设定尺寸为大于电阻层4和导电引线彼此接触的宽度。可选地或另外地，凹穴可以包括多个互连的隔室，例如如图2B中所示。在凹穴中如此提供的体积允许气体G重新分布以减小反作用力。

图1A中描绘的间隔件7在形成气流限制器的侧壁中具有开口7'。气流限制器包括例如小开口，例如包括材料的天然孔隙率的孔隙率，例如载体，因为气流限制器阻碍气体流动，例如只要气体保留在凹穴中以至少在在使用中施加所述压力的时间尺度上抵消所施加的压力(例如高达几十秒，例如30秒)。换句话说，在施加外力时，即使设置有小开口，气体约束结构中的压力也落后于平衡压力。不受理论的束缚，发明人认为，凹穴中的气体抵消所施加的力的能力和/或在间隙上分离载体的能力，与在载体向内弯曲时凹穴中气体压力的增加有关。换句话说，在减小凹穴的体积时，凹穴中增加的压力至少部分地抵消了体积的减小。

在一些优选实施例中，导电引线2、电阻层4以及第一载体3和第二载体5中的一个或多个是可弹性拉伸的。使用可弹性拉伸的载体、可弹性拉伸的导电引线和/或可弹性拉伸层4，在使用中可有助于抵消施加的力和/或重新分布凹穴结构内的气体。在使用中，可弹性拉伸载体的使用可在力F释放时进一步有助于恢复载体的形状，例如有助于在间隙上分离载体。优选地，导电引线2、电阻层4以及第一载体3和第二载体5中的一个或多个具有在0.001GPa和1GPa之间的范围内，更优选地在0.01GPa和0.2GPa之间的范围内，例如约10²(10^2)MPa或10¹(10^1)MPa的杨氏模量。

在其它或进一步优选的实施例中，第一载体、第二载体和间隔件中的一个或多个由包括热塑性聚合物的组合物形成。有利地，热塑性聚合物材料可以熔合在一起。例如，可以通过施加压力和热量将热塑性聚合物片层压在一起。通过使用包括热塑性聚合物载体和/或间隔件的组合物，可以在热量的影响下在简单的加工步骤中相对于彼此固定。如稍后将更详细地阐明的，使用包括热塑性聚合物的组合物简化了压力传感器1的制造。使用包括热塑性聚合物的组合物可进一步降低其他制造步骤中的复杂性，包括将传感器粘附或集成到其它载体、层和物品(如织物片和织物制品)中。在一些优选实施例中，一个或多个载体可具有类似于织物的柔性和拉伸性。可以应用压力传感器，例如粘附到织物上。发现具有包括热塑性聚氨酯(TPU)的组合物的载体是合适的。在一些实施例中，一个或多个载体包括TPU。在一些实施例中，一个或多个载体是TPU层，例如TPU片。一些优选实施例使用在正常使用下残余应变低于<1％的TPU衬底。合适的TPU衬底包括但不限于来自DuPont的TE-11C和来自Delstar的EU095。与偏见相反，发明人惊奇地发现基于TPU的材料，例如具有低残余应变的TPU材料可成功用作压力传感器的载体。此外，包括TPU的制品(例如织物)可能对于用户(例如佩戴者)是舒适的，例如触感柔软。形成有包括热塑性聚合物的载体(例如TPU载体)的压力传感器1可以进一步是防水的。此外，具有包括热塑性聚合物的载体的压力传感器或包括此类传感器的织物制品可以是可清洗的，而不会损失压力感测功能。例如，发明人发现由如上所述的TPU载体形成的根据本发明的压力传感器可在30℃下机洗多达20次而不会损失压力感测功能。

图3A示意性地描绘了通过复合材料在初始状态E和当在长度ΔL上拉伸的E'的由虚线和箭头指示的导电通路的横截面示图。复合材料E包括在聚合物基质U中的导电微粒M的互连网络。

在压力传感器1的优选实施例中，电阻层4中的复合材料E包括聚合物基质U中的导电微粒M的互连网络，优选热塑性聚合物基质，例如如图3A中所示。导电微粒M可以理解为包括碳质微粒以及之前在描述适合于导电引线的组合物的部分中列出的其它类型的导电颗粒。同样地，用于电阻层4的复合材料E可以包括另外的添加剂，包括但不限于导电聚合物和稳定剂。导电微粒M相对于聚合物基质U的体积比高于导电微粒M的渗透阈值。以该方式，可以在整个热塑性聚合物基质U中形成导电通路，该导电通路具有在电阻层4的大小的数量级上的长度。换句话说，选择导电微粒的大小和量使得复合材料E是导电的。

图3B示意性地显示由导电微粒M在聚合物基质U中的分散体形成的复合材料的渗透阈值PT。在图中，复合材料的电阻R被绘制为给定大小的导电微粒M的体积量的函数。在低负载下，即低于渗透阈值，电阻高。在该状态中，认为导电颗粒以孤立的簇存在。电阻被认为是由基质的性质决定的。在越来越高的负载下，随着基质中的颗粒开始形成越来越大的簇，电阻下降。在高负载下，互连的颗粒簇在整个基质中形成通路，电阻在较低值时趋于平稳。

在一些优选实施例中，例如在包括电阻层的载体被限定为可拉伸高达10％，优选20％的实施例中，即使当复合材料E被拉伸时，导电微粒M相对于热塑性聚合物基质U的体积比高于渗透阈值。使用拉伸时高于渗透极限的组合物的优点包括，例如电阻层的导电性不太取决于应变(力/压力)并且在整个表面上是均匀的。压力传感器中的电阻率主要取决于力相关的接触区域和接触电阻。电阻率可以有利地与包括在传感器中的材料的固有电阻率解耦(即优选地使用具有与力无关的导电性的材料)。优选地，电阻层4具有在1kΩ/cm²和1MΩ/cm²之间的范围内的薄层电阻率，例如5kΩ/cm²或200kΩ/cm²，优选地在10kΩ/cm²和100kΩ/cm²之间的范围内的薄层电阻率，例如20kΩ/cm²或50kΩ/cm²。在优选实施例中，提供压力传感器，其中电阻层表现出1kΩ/cm²至500kΩ/cm²范围内的薄层电阻，优选地在10kΩ/cm²至100kΩ/cm²之间的范围内，优选地约30kΩ/cm²。

发明人发现，在使用中提供所述范围内的薄层电阻率有助于有效读出和/或提高确定力相关接触区域A的电阻的准确性。适合形成可拉伸电阻层4的复合材料包括可拉伸碳糊，其中基质包括基于氨基甲酸酯的聚合物并且其中导电组分包括碳质例如石墨基颗粒。此类材料的示例包括EMS CI-2051、Dupont PE671。可以通过添加附加的可拉伸介电或密封剂(例如Dupont PE773、EMS DI-7540)将电阻率调整到例如指定范围内的值。发明人发现，包括可拉伸分流层(电阻层)的示例性实施例能够可靠且再现地测量在14天的时段内重复施加的压力超过2000次。参考描绘实验证据的图9A。令人惊讶的是，滞后(外力的施加期间和释放期间接触区域之间的差异)似乎没有恶化。

图4A示意性地显示用于两个相邻导电引线2的图案P的实施例。在左侧，图案以平行交叉电极几何形状布置。在螺旋电极几何形状的右侧。图4B显示具有各种尺寸、电极宽度和间距的平行交叉电极几何形状和螺旋电极几何形状的图案P的示例性实施例，包括用于连接到读出部件的线和接线片11。图4C示意性地描绘针对平行和螺旋电极设计的具有相似尺寸的图案P的实施例的力F相关的接触区域A的演变。图5A和图5B显示针对多个不同维度的具有平行和螺旋电极设计的压力传感器的实施例的记录的力-电流迹线。

WO2018189516公开了一种分流型压力传感器，其使用平行交叉指状电极设计。在此类电极中(例如，如图4A左侧)，多个导电条从公共电极延伸以形成包括平行指状物阵列的第一电极。第二电极的指状物在第一电极的指状物之间延伸。

优选地，根据本发明的压力传感器的图案P布置成在间隙闭合时在至少两个相邻的导电引线和电阻层4之间形成逐渐增加的力相关的接触区域。使用分流型压力传感器中的平行交叉指状电极设计的缺点是这些通常会受到不均匀的力-阻力关系影响，例如包括逐步增加的接触区域。发明人认为这可能是由相邻电极和分流层之间的接触区域A的非均匀演变引起的。为清楚起见，请参考图4C(左)，该图示意性地描绘了作为压力传感器的实施例的施加力的函数的接触区域的演变，该压力传感器包括平行交叉指状电极设计和用于分流平行电极的柔性电阻层。在施加合适的力时，电阻层(未示出)朝向电极弯曲以形成由标记为A1的虚线圆圈标记的初始接触(点)区域。在例如通过施加越来越大的力进一步拉伸电阻层时，接触区域增加。随着接触区域逐渐增加，例如从A1到A2到A3，各层之间的实际电接触区域并没有平滑地增加。随着附加的指状物添加到接触区域，接触区域会发生突然变化。由于至少两个相邻的导电引线2之间的电阻与电阻层4接触的区域成比例，因此该效应由传感器中的非均匀力-电阻信号反映。图5A显示具有不同尺寸的交叉指状平行电极的压力传感器的实施例的记录的力-电流迹线。如从曲线中可以看出，使用交叉指状平行电极的传感器在某些力下显示出逐步响应。

在允许与分流层的接触区域逐渐增加的设计中提供至少两个相邻的导电引线，可以减轻此类行为，即减少这些突然变化的数量和/或幅度。可替代地，可以通过减小指状物的宽度，即使用更多数量的更细且间隔更近的指状物，来减轻该影响。然而，这需要通过大规模制造方法可能无法实现的分辨率。例如，宽度为5mm的电极设计、具有50个指状物和宽度相等的间隙的电极设计，需要与如丝网印刷的常见印刷技术不兼容的分辨率。

发明人发现，至少两个相邻的导电引线以螺旋图案布置的电极设计，允许形成逐渐增加的接触区域，同时保持与印刷技术兼容。发明人发现，螺旋在设计上不太可能随着施加压力增加而突然改变接触区域。在螺旋中，两个或更多个电极围绕中心点以恒定的距离彼此螺旋。参考图4C(右)，其描绘了在连接到布线(未示出)之前各自围绕中心点旋转一次的两个电极。随着接触区域从A1增加到A3，分流层和电极接触的区域平滑增加，例如在增加力时，接触区域中的电极数量保持恒定。电极的转数是给定区域内的螺旋，例如5mm，可以很大。例如，转数可以在0.5到50之间的范围内，或者甚至更大到100。然而，不需要如此高的分辨率，发明人发现，具有小转数的图案P工作良好并且同时仍然兼容大规模制造方法，如丝网印刷。因此，螺旋图案中的转数优选地在0.5和10之间的范围内，例如8，更优选地在0.5和7之间的范围内，例如5，最优选在0.5和4之间的范围内，例如1或2。图5B描绘了具有不同尺寸的螺旋平行电极的压力传感器的实施例的记录的力-电流迹线。如从曲线中可以看出，与具有图5A的平行交叉指状的结构相比，具有螺旋电极的传感器示出作为压力的函数的更平滑和连续的响应。

从图5B可以看出，至少两个相邻的导电引线(例如螺旋线)的尺寸和几何形状可用于调整传感器的灵敏度范围。例如，标记为“α”的顶部曲线在具有相对较低力的第一区域中示出高灵敏度，即斜率，接着是第二区域，在相对较高的力和较低的灵敏度下，标记为“β”的曲线在所描绘的力范围内显出更均匀的灵敏度。通过改变图案，可以制造具有不同灵敏度的传感器和/或在不同力状态下具有最大灵敏度的传感器。图案可以改变以包括以下一种或多种：引线数量的变化、引线宽度的变化、引线间隔的变化、长度的变化和引线几何形状的变化。例如，可以在螺旋图案中提供具有在向外方向中逐渐变细的宽度的引线。以此类方式，力相关接触区域的最大增加可以调整为更高的力。

在一些实施例中，本发明进一步涉及一种压力传感器，其中至少两个相邻的导电引线2和电阻层4中的一者或多者设置有包括凸块和谷部的表面粗糙度。图6A示意性地描绘电阻层的压印(embossing)步骤。在该步骤中，载体(例如包括电阻层4的第二载体5)用模具12压印。压印之后，在电阻层4中压印高度浮雕。可选地，也可以在载体5中压印图案。可替代地，电阻层4可以设置在预压印的载体上。图6B描绘压印电阻层4的显微照片。图6C示意性描绘压力传感器1的实施例的横截面侧视图。例如如图所示，实施例包括：第一弹性体载体3，其包括呈交叉指状图案P的两个相邻的导电引线2；第二弹性体载体5，其包括FSR电阻层4；第一载体和第二载体由间隔件7分隔，限定了包括气体G的间隙6和凹穴结构8。在例如如图6C中所示的压力传感器1的另一个或另外的优选实施例中，导电层4和/或至少两个相邻的导电引线2设置有浮雕图案。优选地，浮雕设置有在1μm和50μm之间的范围内的高度，例如约20μm。提供高度浮雕的优点在于可以形成在低力状态下具有改进的分辨率和/或线性度的传感器。发明人认为，由于突起而在导电层4和/或导电引线2中的附加表面积有助于改善压力传感器中的线性度。接触区域以及接触电阻将更强烈地受到接触的影响。在使用中，当至少两个相邻的导电引线2的表面部分和电阻层4在外部施加的力的影响下接近并接触时，气体可能被困在层之间。该气体可能阻碍层间有效接触的形成。浮雕允许气体在结构的谷内驻留和流动。参考图6D、图11和图12。图6D显示具有压印电阻层4的压力传感器1的引线之间的测量电阻。在低力下，记录的引线之间的电阻高。在更高的力下，20kPa及以上，电阻层4分流引线，并且电阻下降到稳定的较低值。如关于图6A所描述的，可以通过压印或适合提供此类浮雕的任何其它方法(包括3D沉积方法和消融方法)来提供浮雕。

图11A-图11B示意性地描绘了两种类型的压力传感器。在图11A的传感器中，电阻层4设置有凸块4'的浮雕结构。图11B中的传感器不包括浮雕，但在其它方面是相同的。在零外力下，载体3和5横跨在载体和间隔件7的侧壁之间限定的凹穴结构8的间隙6分隔。凹穴填充有气体G。间隔件在侧壁中不包括任何主要间隙或开口，但包括微孔形式的气流限制器7'。与早先描述的类似，限定在载体和间隔件的侧壁之间的凹穴限定了气体约束结构，该气体约束结构填充有至少部分地抵消施加在压力传感器上的施加力的气体。在凹穴内，气体最初可以自由地重新分发。流向凹穴外侧的流量受到限制。因此，该凹穴以及根据本发明的所有实施例的凹穴可以被理解为包括气流限制器。例如，在施加外力时，气流限制器阻止气体离开凹穴结构。在所示的实施例中，导电层4设置有微图案浮雕结构，例如凸块4'。应当理解，可以可替代地或另外地将浮雕图案提供给具有相同效果的引线。同样，应当理解，在沉积相应材料之后，例如通过压印，可以适当地提供浮雕图案。可替代地或另外地，可以提供浮雕图案，例如套印在预先图案化的载体上。

随着施加的力增加，载体之间的间隔(间隙)逐渐减小。在这种情况下，以过度简化的方式描述正在接近的载体，其仅涉及间隔件7的压缩。应当理解，类似于本文公开的其它实施例，载体的弯曲也可以有助于减小间隙。随着载体接触，至少两个相邻的导电引线被电阻层分流。在该描绘的实施例中，电流可以经由提供给电阻层4的浮雕图案的顶部在引线之间流动。随着力增加，例如在凸块4'和/或电阻层4的压缩时，至少两个相邻的导电引线2与提供在电阻层上的微结构之间的接触区域逐渐增加。因此，接触区域(如所解释的直接与传感器响应相关)取决于接触引线的凸块数量以及每个此类凸块与引线的接触区域。由于两者都取决于压力，因此发现要求保护的类型的压力传感器显示出改进的性能，例如受益于改进的线性度和加宽的响应窗口。

当外部压力降低或完全去除时，发现阻止(阻碍)气体离开凹穴有助于将传感器的载体恢复到初始分离的起始位置。提供气流限制器减轻了气体从第一传感器的凹穴朝向环境(周围环境)和/或到相邻的第二压力传感器的凹穴的重新分布。因此可以减轻相邻传感器之间的交叉耦合。进一步发现提供气流限制器减轻了给定传感器内的滞后，例如作为传感器从先前压力测量的不完全恢复的结果的滞后(在这方面也参见图9A及其描述)。

发现提供微结构化浮雕可改善凹穴内的气体分布。认为，凹穴内气流的重新分布提供了传感器响应的增加的线性度，特别是在低力状态下。所提供的气流限制器可以被理解为允许控制释放过压的过压阀，例如经由微孔。对于没有微结构化浮雕图案的传感器，由于凸块和引线之间的接触区域逐渐增加而产生的有益效果基本上不存在(参见图11B)。

发明人通过实验证实了传感器响应的改进的线性，如图12A所示。对于该实验，制造了两种类型的传感器。在第一类型中，电阻层4不具有微结构浮雕图案(虚线)。第二类型的传感器(连续线)与第一类型相同，不同之处在于电阻层设置有凸块的浮雕图案。如从作为施加压力的函数的引线之间记录的电流可以看出，发现带有凸块的传感器具有改进的线性度。认为凹穴结构内的压力分布(通过提供浮雕图案)进一步有助于改善传感器响应和/或线性度。在没有浮雕结构(例如凸块)的传感器中，气体可能会被困在例如在相邻引线和接近的电阻层之间的空间中。认为，在此类空间中压力的积聚会阻碍限制传感器性能(例如限制有效响应窗口和/或限制传感器线性度)的进一步接近的相对载体。此外，无法例如经由气流限制器释放此类空间中捕获的气体的过压，产生压力的建立，这可能会导致滞后效应和/或甚至对传感器造成永久性损坏。随着相对载体接近，认为提供浮雕图案可以改善凹穴内的气体重新分布，允许气体流动并驻留在微结构化凸块之间的谷内，同时允许在凸块顶部内实现相邻引线的部分分流。应当理解，凸块的形状、尺寸和/或间距将取决于相邻导电引线的形状、尺寸和/或间距。优选地，以与引线的图案P不匹配的图案提供浮雕图案。优选地，凸块被设定尺寸为使得在与引线接触时，在引线上方存在至少两个凸块(一个谷)，允许气体横跨引线流过(重新分布)。

图12B描绘了三种类型传感器的实验记录的传感器响应曲线(电流作为施加压力的函数)。除了浮雕图案的规定和尺寸设定外，所有传感器都是相同的。在第一类型的传感器(标记为“无凸块”)中，电阻层仅包括自然产生的表面粗糙度，即不设置有明显的浮雕结构。发现传感器响应在低压下初始相对较小的响应之后趋于平稳。认为相对较低的绝对响应值是由凹穴结构内气体的不均匀压力分布引起的，例如驻留在相邻引线之间的气体的压力积聚阻碍了引线和电阻层之间的进一步接触，从而阻碍了电阻层和引线之间逐渐增加的接触区域的积聚。对于设置有尺寸(宽度)为50μm的凸块的传感器，在更大的压力窗口上观察到线性响应。发现具有100μm更宽凸块的传感器显示中间行为，认为这与引线和凸块的相对尺寸设定和间距有关，允许相对较大的凸块在允许气体重新分布到整个凹穴方面效果较差，例如不能防止气体部分地限制在该特定传感器中包括的相邻引线之间。

根据另一方面，本发明涉及一种压力感测元件。图7A示意性地描绘了压力感测元件10的实施例的横截面侧视图。在一些实施例中，例如如图所示，粘合层9(例如热熔粘合剂)被提供到压力传感器1的面。粘合剂层可以适合于将压力传感器1粘附到另外的制品，例如地板部件或织物制品。可替代地，压力感测元件10可以适用于人和/或动物的皮肤区域。应当理解，对于此类应用，粘合剂层9优选为皮肤相容的压敏粘合剂。

根据另一方面，本发明涉及层压到织物100上的压力感测片。图6B示意性地描绘层压到织物100上的压力传感片的实施例的透视图。在一些实施例中，压力传感器可以被粘附，例如胶合到织物片。优选地，对织物的粘附通过热塑性聚合物实现。通过使用热塑性粘合剂，可以将传感器熔合，例如层压到织物片。此类粘合剂通常预涂在TPU薄膜上，诸如Dupont的TE-11C薄膜或Bemis的ST604。图7C显示层压到包括压力传感器1的阵列的织物(压力感测织物片)上的压力感测片的照片。在所示的实施例中，织物形成载体，包括电阻层4的压力感测片层压到该载体上。用于连接到读出设备的接线片11设置在***位置。在优选实施例中，例如如图7C中所示，压力感测织物片100包括多个压力传感器，优选地为阵列的压力传感器。使用复数，例如一个阵列使用户能够测量施加在片上的压力分布。例如，压力分布由放置在织物片表面上的物品产生。提供间隔传感器的2D阵列允许将力或压力与织物片上的空间位置相关。在一些实施例中，例如如参考图9B和图10所示，传感器1被配置为无源矩阵配置。包括间隔开的压力传感器阵列(例如在无源矩阵配置中)的压力感测织物片100可用于识别放置在织物片上的物品的形状和/或大小。在一些实施例中，2D阵列中的传感器以范围在0.1cm和10cm之间(优选地在0.5cm和5cm之间，例如1cm或2cm)的距离间隔开。

在其它或另外的实施例中，压力感测织物片100中的压力传感器1被不同地设定尺寸。包括不同尺寸设定的传感器的阵列可以在比单个压力传感器更大的力感测状态内感测力。具有不同尺寸设定的压力传感器1的压力感测织物片100可以允许在宽压力范围内测量力。因此，压力感测织物片100可用于识别物品，例如放置在织物片上的物品或人的身体部位的重量。不同尺寸设定的传感器可具有不同的灵敏度范围，如上文所述。不同尺寸设定的传感器可以被理解为包括一个或多个：不同的凹穴尺寸，例如宽度，不同提供的浮雕高度，以及至少两个相邻导电引线的不同设计，包括电极宽度、间距和相邻电极之间的间距。有利地，列出的变化可以容易地集成到下文描述的制造方法中。可选地，阵列可以包括具有不同高度(即横跨间隙的不同距离)的凹穴的传感器。

图8A示意性地描绘包括压力传感器阵列的垫子(matrass)1000的实施例的透视图。根据另一方面，本发明涉及包括压力传感器1的制品和/或包括压力感测织物片100的制品。在一个实施例中，压力分布感测产品1000包括压力感测织物片100。优选地，制品1000包括具有不同尺寸设定的传感器的压力感测织物片。例如，该制品可以是覆盖有压力感测片(100)的垫子，该压力感测片(100)具有压力传感器(1)的阵列。此类垫子可用于检测垫子上是否有人。此外，此类垫子可用于检测人在垫子上的位置和/或取向，例如坐下或躺下，和/或例如在躺下期间的取向。例如，垫子可以设置有阵列，该阵列具有：第一组传感器，其尺寸被设定为检测躺在垫子上的对象(例如人)的存在；以及第二组传感器，其尺寸被设定为感测在人施加到垫子上的力中的微小变化，例如波动，例如在制品上感测人的心跳或呼吸运动。应当理解，本发明还涉及受益于如本文所述的与压力传感器的集成的其它制品。这些制品包括但不限于：床单和毯子；衣物，例如运动服；珠宝，例如腕表表带；家具和室内装潢，例如座椅、汽车座椅和靠垫；以及地板，例如地毯。

根据又一方面，本发明涉及一种用于制造压力传感器的方法，优选地如上文所述的压力传感器。在一个实施例中，例如如图8B中所示，该方法包括：提供21第一载体3；提供22第二载体；在第一载体3的面上以图案P提供23至少两个相邻的导电引线2；在第二载体5的面上沉积24复合材料E以形成电阻层4，用于分流至少两个相邻的导电引线2；提供25间隔件7；并且将第一载体3和第二载体5横跨间隔件7堆叠，使得至少两个相邻的导电引线2横跨由间隔件7限定的间隙6面向电阻层4。堆叠可以包括胶合。如上文关于传感器所描述的，包括至少两个相邻的导电引线2的第一载体3和/或包括电阻层4的第二载体5是可拉伸的，诸如在接收施加在横跨间隙6的方向中的力F时，减小电阻层4和至少两个相邻的导电引线2之间的间隙6，以在力相关的接触区域A上分流至少两个相邻的导电引线2。间隙6由载体之间的凹穴8形成并且填充有气体。该凹穴在载体之间限定了气体约束结构，该气体约束结构填充有至少部分地抵消所施加的力F的气体。应当理解，该方法不被解释为限于所描述的步骤的顺序。例如，间隔件7可以在提供导电引线2、相应的电阻层4之前提供给一个载体。

包括引线和层5的导电材料可以通过适合于根据上述规范提供层的任何方法来提供。在一个实施例中，引线和/或电阻层4可以由已知的微制造工具提供，包括但不限于光刻方法。优选地，通过局部沉积方法提供引线和/或电阻层以及间隔件。可选地，间隔件可以作为单独的预成型物品(例如垫片)提供。优选地，可以使用与引线和/或电阻层类似的局部沉积工具来提供间隔件。可替代地，可以通过在第一和/或第二载体中压印图案来提供间隔件7。

应当理解，如上文关于传感器所描述的，导电引线由包括导电材料的组合物形成。进一步应当理解的是，导电引线2和/或电阻层4可以由此类材料和溶剂(例如墨水“I”)的混合物形成，该溶剂可以是可拉伸的导电墨水，诸如Dupont PE873、EMS CI-1036。可以选择墨水以在除去溶剂后形成所述的导电组合物。

在优选实施例中，提供至少两个相邻的导电引线(2)，和/或提供复合材料(E)，和/或提供间隔件包括印刷，优选地丝网印刷、圆网印刷、凹版印刷、胶版印刷、LIFT印刷或喷墨印刷。有利地，印刷方法提高了该方法的可扩展性，允许以低成本进行大规模制造。例如，多个相邻的导电引线可以通过单个印刷步骤提供，即使具有相互不同的尺寸或设计，和/或在载体的大面积上。在此多个传感器或传感器，例如包括传感器阵列的织物片，可以在一个过程中制造。此外，该层可以以卷对卷方式印刷，从而进一步降低成本。

在另一个或另外优选的实施例中，其中一个或多个，优选所有的第一载体3和第二载体5和间隔件7由包括热塑性聚合物的组合物形成，堆叠包括层压。层压包括将组件和层布置在如本文所述的堆叠中，随后将堆叠加热至热塑性聚合物的熔化温度的温度。通常，在加热期间施加力以确保堆叠中的组件之间的接触。熔合载体和/或间隔件可以避免对单独的胶合步骤的需要，例如粘贴间隔件。熔合这些层可以进一步减少对齐步骤的数量，例如在连续的胶合步骤之间的对齐步骤。有利地，层压设置被布置成将气体包括在凹穴中。形成充气凹穴的层压方法包括但不限于使用刚性压力板使得柔性载体不会弯曲成由间隔件包围的体积或使用弹性体驻留在其上的更硬的衬垫箔。可替代地，可以使用设置有开口的压力板，该开口的尺寸和位置使得在层压期间，压力板不会在与由间隔件(凹穴)包围的体积对应的位置处将压力施加到堆叠上。层压可以使用加热膜压型层压机、热压层压机或辊层压机执行。有利地，具有气流限制器的凹穴结构还在制造过程期间保持相对载体之间的分隔距离，从而允许使用高产量和/或低成本制造方法，诸如层压。

在另一个或另外的实施例中，用于制造压力传感器的方法进一步包括提供，例如用浮雕图案压印导电层4或在带有浮雕图案(例如预先印刷或预先压印的浮雕图案)的载体上套印导电层。

在一些实施例中，用于制造压力传感器的方法进一步包括将压敏粘合剂(PSA)组合物提供到，优选印刷到传感器的外表面。

根据另一方面，本发明涉及一种用于制造压力感测织物片100的方法。具体地，包括如本文所述的压力传感器1的压力感测织物片100。所述方法包括：用于制造如上所述的压力传感器1，以及提供织品(织物)片的步骤。可选地，压力传感器1可以胶合到织品(织物)片上。优选地，织品片由包括热塑性聚合物(例如如上所述的热塑性聚氨酯聚合物)的组合物形成。由包括热塑性聚合物的组合物形成的织物(织品)片可用于所述层压工艺。因此，压力传感器1可以层压到织物片。

为了清楚和简明描述的目的，在本文中将特征描述为相同或单独实施例的一部分，然而，应当理解，本发明的范围可以包括具有所描述的全部或一些特征的组合的实施例。例如，虽然针对周向间隔件示出了实施例，但是受益于本公开的本领域技术人员可以设想替代方式以实现类似的功能和结果。所讨论和示出的实施例的各种元件提供了某些优点，诸如可靠性、与织物的兼容性以及与批量制造方法的兼容性。当然，应当理解，上述实施例或过程中的任一者可与一个或多个其它实施例或过程组合以在寻找和匹配设计和优点方面提供更进一步的改进。应当理解，本公开为压力感测织物提供了特别的优势，并且通常可以应用于在柔性基板中具有集成压力传感器的任何应用。

在解释所附权利要求时，应当理解，“包括”一词不排除存在给定权利要求中所列之外的其它元素或行为；元素前的“一”或“一个”一词不排除存在多个此类元素；权利要求中的任何附图标记不限制其范围；几个“部件”可以由相同或不同的项目或实现的结构或功能表示；除非另有特别说明，否则任何公开的设备或其部分都可以组合在一起或分成另外的部分。当一项权利要求引用另一项权利要求时，这可能指示它们相应特征的组合所实现的协同优势。但是，仅仅在相互不同的权利要求中叙述某些措施这一事实并不指示这些措施的组合也不能有利地使用。本实施例因此可以包括权利要求的所有工作组合，其中每个权利要求原则上可以指任何前述权利要求，除非上下文清楚地排除。

Claims (14)

1.一种压力传感器(1)，层压到织物片上以形成压力感测织物片(100)，所述压力传感器(1)包括

-至少两个相邻的导电引线(2)，以图案(P)设置在第一弹性体载体(3)的面上；以及

-由电阻复合材料(E)形成的电阻层(4)，用于分流所述至少两个相邻的导电引线(2)，所述电阻层(4)设置在第二弹性体载体(5)的面上；其中

第一和第二弹性体载体(3，5)横跨间隔件(7)堆叠，使得所述至少两个相邻的导电引线(2)横跨由所述间隔件(7)限定的间隙(6)面向所述电阻层(4)以形成限定气体约束结构的凹穴结构(8)，所述气体约束结构填充有至少部分地抵消施加在所述压力传感器上的力(F)的气体，以及

其中，包括所述至少两个相邻的导电引线(2)的第一载体(3)和包括所述电阻层(4)的第二载体(5)是能拉伸的，诸如在接收在横跨所述间隙(6)的方向中施加的所述力(F)时，减小所述电阻层(4)与所述至少两个相邻的导电引线(2)之间的所述间隙(6)，根据所接收的力将所述至少两个相邻的导电引线(2)与所述电阻复合材料(E)在接触区域(A)上分流，以在所述导电引线之间产生压力相关的电阻，以及其中，所述凹穴结构(8)设置有开口和微凸块的浮雕结构以减小所述气体的反作用力，所述开口被设定尺寸为阻止所述气体离开凹穴。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其中，所述开口形成在所述间隔件中。

3.根据权利要求1或2所述的压力传感器，其中，所述凹穴结构具有在0.5至500微米之间范围内的载体之间的高度以及在0.5至2cm之间范围内的宽度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(1)，其中，第一载体(3)、第二载体(5)和所述间隔件(7)由包括具有低于约100MPa的弹性模量的弹性体材料的组合物形成，并且具体是聚氨酯聚合物。

5.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(1)，其中，所述电阻复合材料(E)包括在弹性聚合物基质(U)中的导电微粒(M)的互连网络。

6.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(1)，其中，所述图案(P)被布置为在所述间隙(6)的闭合时，在所述电阻层(4)和所述至少两个相邻的导电引线(2)之间形成逐渐且在径向方向中增加的所述接触区域(A)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(1)，其中，凹穴包括多个连接的隔室以在所述力施加时重新分布所述气体(G)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(1)，其中，所述电阻层表现出在1千欧/cm²至500千欧/cm²范围内的薄层电阻，优选地约30千欧/cm²。

9.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(1)，包括以所述图案(P)设置在所述第一弹性体载体(3)的面上的所述至少两个相邻的导电引线(2)中的多个空间分离的引线；以及在所述第二弹性体载体(5)的面上的所述电阻层(4)中的多个空间分离的对应电阻层，以形成多个所述凹穴结构(8)，每个凹穴结构限定填充有气体的气体约束结构，优选地，其中，所述压力传感器被配置为无源矩阵配置。

10.根据权利要求9所述的压力传感器(1)，其中，多个凹穴的至少第一部分根据第一灵敏度范围设定尺寸和/或形状，以及其中，多个所述压力传感器的第二部分根据与所述第一灵敏度范围不同的第二灵敏度范围设定尺寸和/或形状，诸如扩展所述压力传感器的整体灵敏度范围。

11.一种压力分布感测制品(1000)，包括根据权利要求9-10中任一项所述的压力传感器(1)。

12.一种用于在压力感测织物片上制造压力传感器(1)的方法，所述方法包括：

-提供(21)第一弹性体载体(3)；

-提供(22)第二弹性体载体(5)；

-将织物片层压到第一载体(3)和/或第二载体(5)；以及

-在所述第一载体(3)的面上以图案(P)提供(23)至少两个相邻的导电引线(2)；

-在所述第二载体(5)的面上沉积(24)电阻复合材料(E)以形成用于分流所述至少两个相邻的导电引线(2)的电阻层(4)；提供(25)间隔件(7)；

-提供微结构化凸块的浮雕；

-将第一和第二弹性体载体(3，5)横跨所述间隔件(7)堆叠(26)，使得所述至少两个相邻的导电引线(2)横跨由所述间隔件(7)限定的间隙(6)面向所述电阻层(4)以形成包括气流限制器的凹穴结构(8)，所述凹穴结构限定气体约束结构，所述气体约束结构填充有至少部分地抵消施加在所述压力传感器上的力(F)的气体，以及

其中，包括所述至少两个相邻的导电引线(2)的所述第一载体(3)和包括所述电阻层(4)的所述第二载体(5)是能拉伸的，诸如在接收在横跨所述间隙(6)的方向中施加的所述力(F)时，减小所述电阻层(4)与所述至少两个相邻的导电引线(2)之间的所述间隙(6)，根据所接收的力将所述至少两个相邻的导电引线(2)与所述电阻复合材料(E)在接触区域(A)上分流，以在所述导电引线之间产生压力相关的电阻，以及其中，所述凹穴结构(8)设置有微凸块的浮雕结构和开口以减小所述气体的反作用力，所述开口被设定尺寸为阻止所述气体离开凹穴。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述间隔件具有在0.5至500微米之间范围内的高度(h)以及在0.5至2cm之间范围内的宽度(w)。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，沉积所述至少两个相邻的导电引线(2)、和/或沉积所述复合材料(E)、和/或沉积所述间隔件，包括印刷。

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