专利名称：具有缓冲油墨的脱水感应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于吸收性个人护理产品的脱水指示器。特别地，本发明描述了包含缓冲油墨(buffered ink)的脱水感应器。
背景技术：
脱水是人体对液体(大部分时候指水)及其相关联的电解质的消耗。通常，人的日常的总液体量在人体重量的约±0. 02%的范围内进行调节，身体内的水可为整个体重的约63%。通过使人体内液体的输入和排出一致来实现并维持体液的平衡，并且液体的不平衡可能与脱水或水分过少有关。虽然脱水可能发生在任何年龄的人身上，但应特别关注体弱多病者、老年人或婴幼儿。如果未能适当地照顾脱水的人，则脱水可能导致严重的后果。这些后果可能包括肌肉痉挛、头晕、昏厥，在极端情况下甚至可能导致死亡。体液损失的量小于体重的约2-5%时，与减少的散热、心血管功能的损失和降低的体力有关。在脱水的初始阶段，血浆渗透压(血浆中的溶质浓度)升高，导致干渴的感觉。然而，在人们不能充分地与他们的看护者交流的情况下，这一早期的报警信号常常被错失，例如婴幼儿、残疾人或老年人。失禁的人也有很高的几率错失这一脱水信号，这是由于他们更有可能限制液体的摄入以避免尴尬事故的发生。诸如这些人或他们的看护者的客户在选择包括脱水指示器的个人护理产品上有着强烈的兴趣。评价个体的相对含水状态的常规测量方式是个体的尿液的比重。确定尿液体积和电解质浓度可有助于监控个体的体液量是否处于平衡。尿比重(USG)指的是尿的密度与水的密度的比值。USG主要受尿液中的固体和离子影响。USG成比例地关联于尿液的固体浓度和离子浓度。USG通常在1. 002至1. 030之间。公认的是，USG <1. 020被认为是较好含水的，USG介于1. 020至1. 025之间被认为是半脱水的，以及USG >1. 025被认为是严重脱水的。可以通过诸如尿液计量仪或尿液试纸或测试条的仪器来测量USG。现代的试纸通常基于侧流技术。三种主要方法，即折射法、液体比重测定法和试剂条法通常用于USG测量。虽然折射法和液体比重测定法非常精确，但需要特殊的仪器和训练过的人来进行操作。多年来，各个制造商尝试了不同的方法来改进用于比重的试纸的性能，例如不同的配方设计以增加灵敏性和专一性。然而，对所有的商用试纸都存在着多个问题。主要的问题在于由于在测试条件下颜色的显示并不稳定，因而使用者需要在浸入样本后几分钟内读取颜色变化。在该时间窗之外观察的信号通常是错误的，因此通常是无效的。对于一些分析物的测试，例如尿液中的离子浓度(即，脱水的比重)，在信号完全显示和可获得有效的读取之前需要一定的时间。这种情况对使用者可持续监控的测试不是问题，然而，对于持续监控测试并不可行和样本引入时间不确定的情形，这是个问题。例如，准确地预测婴儿或失禁的成人何时将排尿以向尿布或其他个人护理产品中的分析装置提供样本，这即使是可能的，也是非常困难的。因此，分析装置需要确认机构来确保在有效读取时间窗内进行了读取。
近年来，试剂条变得更加流行，特别地在非处方和床旁检测市场中，这主要是由于它们成本较低且使用便利。通常，传统的试剂条响应于尿液样本的离子强度而改变颜色。尿液的离子强度是尿液中存在的离子的测量量。USG与尿液的离子强度成比例。因此，通过分析测试样本的离子强度，通过尿液的离子强度和USG的关联，可以间接地、半定量地确定USG。通常以以下方式制造传统的试剂条，即所有相关试剂扩散地一起被固定在试剂条的小型多孔区域上。随后尿液的样本被施加在该区域上，或整个试剂条被浸入尿液样本中并迅速拿出以允许显色。这种传统试剂条的实施例在Falb等提出的美国专利No. 4，318，709和Stiso等提出的美国专利No. 4，376，827中描述。Falb等提出的美国专利No. 4，318，709和Stiso等提出的美国专利No. 4，376，827都通过引用包含于此，其描述了用于测量USG的传统测试条中使用的聚合电解质-染料离子交换的化学过程。在这种传统测试条中，尿液中存在的离子引起与聚合电解质的离子交换，因而向尿液中引入氢离子。由PH指示器检测氢离子浓度的改变。然而，用于USG测量的传统试剂条存在着主要的缺点，特别是对于非处方和即时测试市场。例如，传统的试剂条具有有限的读取窗，因为由这种条产生的信号仅在应用样本后的较短时间段内开始改变。试剂浸出(扩散地固定的试剂的结果)和样本蒸发都可以导致信号的改变。除非在应用样本后即刻分析试剂条，否则信号改变将导致错误的测试结果。此外，由于传统试剂条中的试剂通常溶于水，因而必须迅速地从尿液样本中拿出测试条以避免试剂浸出至样本中。另外，传统的试剂条通常仅设计用于单一尿液样本应用。多次尿液的浸入可能导致错误的测试结果，因而这种试剂条不适于在多次尿液浸入不可控的吸收制品中应用。最后，传统的试剂条并未向使用者提供获知测试是否被正确地执行或是否应用了足量样本的途径。因此，针对一种能够以较高的性价比向看护者提供上述确保以帮助监控使用者的含水状态的分析装置存在着未得到满足的需求。

发明内容
本发明描述了一种基于油墨的方法以制造脱水感应器，采用了用于测量尿液比重的统一分析方式，其中染料配剂和缓冲配剂沉积在纤维质基底的同一范围或区域上。这些感应器需要较少的制造步骤，却呈现出更好的灵敏性和稳定性，使用较少的试剂材料因而更加节约，且可提供明显或渐变的颜色转变。还可以开发进一步优化的缓冲配剂以规定含水和脱水状态之间的特定分界点。脱水感应器具有多孔基底，其中缓冲油墨系统直接沉积在部分基底上。缓冲油墨系统由a)0. 5-30wt. %的弱聚合酸或b)0. 5_12wt. %的弱聚合碱或c)0. 5_30wt. %的弱聚合酸和0. 5-12wt. %的弱聚合碱的组合、0. 5-70wt. %的聚合稳定剂和表面活性剂组成；以及pH敏感染料。可选地，酸的百分比可以在约0. 5%至约15%之间，或更特别地在约1%至约12%之间，或2%至约8%之间。而且，可选地，弱碱的量也可在约0. 5%至约10%之间的相似范围内。这种合成物允许在维持稳定性和显色精确性的同时，能够在适于侧流的多孔基底上简单地施加或印刷缓冲油墨。另一方面，本发明还涉及包含基于侧流的脱水感应器的吸收制品，如前所述，该脱水感应器用于测量尿液的比重从而监视相对含水或脱水。该制品包括最接近使用者身体的第一内层、吸收芯以及形成远离使用者身体的外壳的第二外层。脱水感应器位于内层上接收尿液的区域附近，该区域直接被尿液侵入、或通过芯吸或毛细系统将尿液传输至分析装置。脱水感应器应当被放置为使得使用者或看护者能够容易地观察检测区域和/或控制区域上的颜色信号变化。如上所述，分析装置包括具有适于进行侧流的多孔基质的第一基底。基底具有样本沉积区域、具有检测区域的缓冲垫、以及在检测区域下游的芯吸垫上的控制区域。在一些实施例中，诸如公开号为2010/0159611A1或2010/0159599A1的美国专利申请中所描述的流速控制区域被设置在检测区域和控制区域之间，这些文献的内容通过引用包含于此。流速控制区域调节芯吸垫的控制区域中可见信号的显色和呈色直至缓冲垫的检测区域中的颜色转变达到颜色稳定所需的时间量。各区域之间直接液体相通、或者通过相邻组件间接液体相通。吸收制品的例子可包括尿布、成人失禁产品、或个人或女性生理产品、或用于医疗或医院的吸收垫。可选地，本发明描述了用于衣服(例如内衣)或吸收个人护理产品的插入物，该插入物包括脱水感应器，如上所述，脱水感应器具有与缓冲垫和芯吸垫液体相通的、具有多孔基质的基底。缓冲垫包括具有缓冲油墨系统的检测区域，其中缓冲油墨系统直接沉积在部分基底上。缓冲油墨系统由0. 5-30wt. %的弱聚合酸或0. 5-10wt. %的弱聚合碱或
0.5-30wt. %的弱聚合酸和0. 5-10wt. %的弱聚合碱的组合、0. 5-70wt. %的质子交换氢键中性缓冲桥和表面活性剂组成；以及PH敏感染料。在一些实施例中，如上所述还可在缓冲垫和芯吸垫之间设置流速控制区域。下面的基底支持各个区域并将这些区域束缚在一个整体装置中。以下的详细说明中将描述本发明的三维感应器或包含这种感应器的分析装置及相关联的吸收制品的其他特征和优点。可以理解，前述的一般说明和以下的详细说明及实施例仅是用来表示本发明，旨在提供用于理解如权利要求所述的本发明的概述。


图1是表示具有多个不同功能区域的侧流脱水装置的正面示意图。图2A和2B是表示根据本发明的脱水感应器的示意图。在图2A中，pH-敏感染料和缓冲区域是基底上的分离的区域，在图2B中，染料和缓冲区域在基底的同一物理区域上
彼此重叠。图3是表示根据本发明的脱水感应器的检测区域中的呈色的相对变化的示意图。从左至右，检测区域中显示的颜色强度随着尿比重(USG)的增大而发生改变。图4A-4G是根据本发明的印刷有pH-指示油墨的纤维基底上的斑的一系列拍摄图像。如每一样本中所示，根据不同的pH成分比例制备图4A-4G中示出的一系列脱水感应器。图4F示出在接触尿液以前样本6的油墨斑，图4G示出在接触尿液以后的样本6的斑的显色。
具体实施例方式脱水是导致全世界儿童发病率和死亡率的主要原因之一且造成了全世界婴幼儿死亡中的多达30%，因而，迫切地需要研发一种能够半定量地确定含水状态的指示器。
对于传统的尿液测试装置，例如试纸或测试条，将试纸浸入尿液样本并迅速拿出，然后将读取结果的颜色与比色刻度尺(color scale)相比较。典型地，这些测试条具有较短的读取窗，典型地为约2分钟或小于2分钟，且并不具有任何用户反馈机构。近来，如美国专利申请No. 11/956428中所描述的，研发了一种改进的含水监控和测试模式，该文献的内容通过引包含于此。不同于之前研发的侧流含水测试模式，根据申请号为11/956428的美国专利申请的含水监控和分析装置具有持续时间要长得多的读取窗，至少为约2小时，典型地为约4-6小时或更长，且具有稳定的颜色和用于指示样本体积和与测试区域接触的样本的用户反馈区域。较长的读取窗和颜色信号的长期稳定性以及用户反馈机构对非处方(OTC)测试模式来说是重要的特征，对个人护理产品中的测试来说特别地重要，因为对于这些情况来说，持续的监控是不实际的。本发明基于其他侧流测试模式的成功，例如申请号为11/956428或12/338673的美国专利申请中所描述的，这些文献的内容通过引用包含于此，本发明克服了这些技术的部分缺陷。本发明保留了用于脱水监控的侧流装置的所有优点，同时提供了能够响应于较宽的USG范围和稳定的可区别的颜色变化的脱水感应器。本发明公开了使用由弱酸和弱碱组成的缓冲系统的脱水感应器。与单一缓冲成分系统相比，合成的缓冲系统具有更高的缓冲能力，因此仅需少量的缓冲就能达到与传统分析装置相似的功效。传统脱水感应器需要相对大面积的基底作为缓冲垫从而可优化其灵敏度。与使用单一缓冲剂制备的传统脱水感应器不同，本发明对尿液样本中的离子浓度变化要敏感很多。这一特征允许了制造脱水感应器，本发明的合成缓冲系统允许了制造者使用面积小很多的基底(即，至少为先前缓冲垫尺寸的1/2或1/3)。由于缓冲能力显著地增大，这一优点允许了在单个斑上沉积或印刷感应成分(即，染料和缓冲剂)。该斑可以具有约为Imm至约30mm的边长或直径/横截面尺寸，更典型地为2或3mm至约20-25mm,或约4或5mm至约IOmm或12_17mm,且优选地在l_5mm之间，包括其间范围的各种组合。相对比地，传统缓冲垫通常需要约3-4cmX28-30cm的边长尺寸或约84_120cm2的面积。无需在样本沉积区域和检测区域之间设置相对较长的缓冲垫部分，这允许了尿液传输至检测区域。因此，本发明的优点是其能够在保持对尿液中离子浓度的灵敏性的同时还允许了使得感应器的缓冲垫部分小型化。此外，在本发明中，pH指示染料可直接固定在纤维缓冲垫上，因而无需检测区域上的保护膜或覆层。因为无需额外的制造步骤，这一优点简化了脱水感应器装置的制造并降低了成本。例如，传统脱水感应器包括尼龙载体垫上的染料以支持脱水区域，与其相比，本发明不再需要如一些现有装置中的独立的相当昂贵的尼龙载体垫。本发明的脱水感应器允许使用者定量地或半定量地精确地监控尿液的比重。感应器包括多孔基底，缓冲油墨系统直接沉积在部分基底上。基底形成缓冲垫的一部分。缓冲油墨系统由a)0. 5-30wt. %的弱聚合酸或b)0. 5-10wt. %的弱聚合碱或c)0. 5_30wt. %的弱聚合酸和0. 5-10wt. %的弱聚合碱的组合、0. 5-70wt. %的聚合稳定剂和表面活性剂组成，其中聚合稳定剂作为质子交换氢键中性缓冲桥；以及PH-敏感染料。可选地，其中弱聚合酸和弱聚合碱的百分比可以分别在约0. 5wt. %至约25wt. %之间、约0. 5wt. %至约7wt. %和8wt. %之间。典型地，弱酸的百分比在约1%和15%或20%之间，弱碱的百分比在约1%和4%或5%之间。聚合稳定剂或质子交换氢键中性缓冲桥的量可以在约0. 5wt. %至约60wt. %之间。典型地,聚合稳定剂的量在约Iwt. %或3wt. %和约40wt. %或50wt. %之间；更典型地，百分比在约5wt. %或7wt. %和约30wt. %或35wt. %之间，或优选地为约0. 5wt. %至约25wt. %。根据本发明，例如，聚合碱可为聚(烯丙胺)、聚(乙烯亚胺)、聚(乙烯胺盐酸盐)或它们的组合。聚合酸可为下述物质中的一个或组合聚(丙烯酸)、聚(甲基乙烯基醚共聚马来酸)、聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)或聚(甲基乙烯基醚共聚马来酸酐)。例如，聚合稳定剂可为聚乙烯醇或聚氧化乙烯。例如，脱水感应器中使用的pH敏感染料可为但并不限于为下述染料中的任一个溴甲酚绿、溴百里酚蓝、硝嗪黄、间甲酚紫、百里酚蓝、二甲酚蓝、甲酚红、溴酚蓝、刚果红、甲基橙、溴氯酚蓝、乙基橙、碱性菊橙、甲基红、茜素红S、胭脂虫红、氯酚红、溴甲酚紫、对硝基酚、茜素、亮黄、中性红、玫红酸、酚红、间硝基苯酚或这些染料的组合。根据本发明，阳离子聚合表面活性剂用作将pH敏感染料固定至基底上的固定剂，从而染料不会从施加在基底上的区域浸出。表面活性剂具有与PH敏感指示剂相反的离子电荷。由于固定剂为表面活性剂，因而这也增加了这种配方的一般润湿性。这些试剂的例子可包括SSB-6 (聚[丙烯酸-共-丙烯酸丁酯-共-2-乙基己基丙烯酸酯-共-2-丙烯酰胺丙基磺酸钠])或OASIS “L7170”(聚[丙烯酸甲酯-共-[(2-丙烯酰基氧基)乙基]三甲基氯化铵])。阳离子聚合表面活性剂的量应当与PH指示剂的百分比相似，由于表面活性剂用于固化指示剂，典型地，指示剂表面活性剂的比例为约5:1、5:2或5:3至约1:1。第一部分一侧流模式用于免疫分析的基于侧流的诊断装置已经被广泛地接受并用作消费者诊断产品，诸如用作妊娠试验。本发明部分涉及监控尿液样本的比重的分析设备。虽然表面上在用户友好性和成本方面与传统的免疫分析技术相似，但本发明的含水测量装置在生成信号的化学过程和机理方面与其完全不同。图1示出典型侧流装置10的各部分的形式的示意图。典型地，侧流条由布置为在分析装置的各区域之间液体相通的多孔基质12制成，各区域为样本区域14、缓冲垫16、检测区域18和控制区域20。样本区域是沉积样本的区域。缓冲垫扩散地负载有缓冲成分，该成分一旦暴露于不同离子浓度的样本就会改变其PH值。缓冲垫可具有芯吸垫。缓冲垫包括具有pH指示剂的检测区域，其中pH指示剂呈现出响应于不同PH水平的颜色变化。检测区域装载有可检测缓冲剂的pH变化的pH指示剂，控制区域检测整个装置的样本的存在。在一些实施例中，样本观察或反馈区域具有非扩散地固定的PH指示剂和PH调节剂。pH指示剂在与尿液样本接触时呈现颜色转变。根据本发明，由弱酸离解造成的检测区域中颜色变化的下述反应机理示出了测量尿液离子强度的颜色化学过程的典型说明。弱聚合酸
权利要求
1.一种脱水感应器，包括 多孔基底，其中缓冲油墨系统直接沉积在部分基底上； 所述缓冲油墨系统由a)0. 5-30wt. %的弱聚合酸、或b)0. 5wt. %至约12wt. %的弱聚合碱、或c)0. 5wt. %至约30wt. %的所述弱聚合酸和0. 5wt. %至约12wt. %的所述弱聚合碱的组合、0. 5wt. %至约70wt. %的聚合稳定剂和表面活性剂组成,其中所述聚合稳定剂用作质子交换氢键中性缓冲桥；以及 PH敏感染料。
2.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述聚合碱为聚(烯丙胺)、聚(乙烯亚胺)、聚(乙烯胺盐酸盐)或它们的组合。
3.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述聚合酸为下述物质中的一个或组合聚(丙烯酸)、聚(甲基乙烯基醚共聚马来酸)、聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)或聚(甲基乙烯基醚共聚马来酸酐)。
4.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述聚合稳定剂为聚乙烯醇或聚氧化乙烯。
5.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述基底为聚酯、纤维材料或人造纤维。
6.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述缓冲油墨系统与所述pH敏感染料沉积在所述基底上的相同区域。
7.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述缓冲油墨系统沉积在与所述pH敏感染料分离的区域。
8.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述质子交换氢键中性缓冲桥用于所述缓冲油墨系统的成分之间的质子交换，并且保护所述感应器不致遭受CO2引起的劣化。
9.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述质子交换氢键中性缓冲桥为聚乙烯醇或聚氧化乙烯。
10.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述pH敏感染料在约5.5至约10. 5的pH值处呈现颜色转变。
11.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述PH敏感染料为下述物质中之一溴甲酚绿、溴百里酚蓝、硝嗪黄、间甲酚紫、百里酚蓝、二甲酚蓝、甲酚红、溴酚蓝、刚果红、甲基橙、溴氯酚蓝、乙基橙、碱性菊橙、甲基红、茜素红S、胭脂虫红、氯酚红、溴甲酚紫、对硝基酚、茜草色素、亮黄、中性红、玫红酸、酚红、间硝基苯酚或这些染料的组合。
12.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述表面活性剂用作所述pH敏感染料和所述缓冲油墨系统的固定试剂。
13.根据权利要求1所述的脱水感应器，其中所述表面活性剂是阳离子表面活性剂。
14.一种吸收制品，包括 第一内层、吸收芯以及第二外层； 用于测量尿比重的基于侧流的脱水感应器，所述脱水感应器包括具有缓冲垫的基底； 所述脱水装置位于所述内层上接收尿液的区域附近，该区域直接或通过毛细传输的方式被尿液侵入； 所述缓冲垫具有检测区域，其中具有直接沉积在所述缓冲垫上的缓冲油墨系统； 所述缓冲油墨系统由a)0. 5-30wt. %的弱聚合酸、或b)0. 5_12wt. %的弱聚合碱、或c)0. 5-30wt. %的弱聚合酸和0. 5-12wt. %的弱聚合碱的组合、0. 5-70wt. %的聚合稳定剂和表面活性剂组成，其中所述聚合稳定剂用作质子交换氢键中性缓冲桥；以及PH敏感染料。
15.根据权利要求15所述的吸收制品，其中所述脱水感应器的所述基底具有多孔基质，其中样本沉积区域和位于检测区域下游的芯吸垫上的控制区域在所述多孔基质上。
16.根据权利要求15所述的吸收制品，其中所述脱水感应器具有位于所述检测区域和所述控制区域之间的流速控制区域，所述流速控制区域调节所述芯吸垫的控制区域中可见信号的显色和呈色所需的时间量直至所述缓冲垫的检测区域中的颜色转变达到颜色稳定。
17.根据权利要求15所述的吸收制品，其中各个所述区域之间直接液体相通、或者通过相邻组件液体相通。
18.根据权利要求15所述的吸收制品，其中所述吸收制品为尿布、成人失禁产品、或个人或女性生理产品、或用于医疗或医院的吸收垫。
19.一种用于衣服或吸收性个人护理产品的插入物，该插入物包括 脱水感应器，包括与缓冲垫和芯吸垫液体相通的、具有多孔基质的基底，所述缓冲垫包括具有缓冲油墨系统的检测区域，所述缓冲油墨系统直接沉积在部分基底上；所述缓冲墨系统由约0. 5wt. %至约30wt. %的弱聚合酸、或约0. 5wt. %至约12wt. %的弱聚合碱、或约0. 5wt. %至约30wt. %的所述弱聚合酸和约0. 5wt. %至约12wt. %的所述弱聚合碱的组合、0.5wt. %至约70wt. %的质子交换氢键中性缓冲桥和表面活性剂组成；以及pH敏感染料。
20.根据权利要求21所述的插入物，其中所述脱水感应器包括位于所述缓冲垫和所述芯吸垫之间的流速控制区域。
全文摘要
一种脱水感应器，具有稳定的、可印刷的缓冲油墨合成物，使得能够最小化检测区域且允许缓冲剂和指示剂染料可被施加在检测区域的同一区域上，而无需传统的大型缓冲垫区域。
文档编号G01N21/80GK103069275SQ201180039789
公开日2013年4月24日 申请日期2011年7月25日 优先权日2010年8月17日
发明者卫宁, 宋旭东, R·L·菲利普斯 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司