CN101563053A - 感应装置 - Google Patents

感应装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101563053A
CN101563053A CNA200680056703XA CN200680056703A CN101563053A CN 101563053 A CN101563053 A CN 101563053A CN A200680056703X A CNA200680056703X A CN A200680056703XA CN 200680056703 A CN200680056703 A CN 200680056703A CN 101563053 A CN101563053 A CN 101563053A
Authority
CN
China
Prior art keywords
induction installation
magnetoelastic
capsule
polymer support
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA200680056703XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101563053B (zh
Inventor
S·内德斯塔姆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aishirui Health and Health Co., Ltd.
Original Assignee
SCA Hygiene Products AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=39536521&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN101563053(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by SCA Hygiene Products AB filed Critical SCA Hygiene Products AB
Publication of CN101563053A publication Critical patent/CN101563053A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101563053B publication Critical patent/CN101563053B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/42—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L15/56—Wetness-indicators or colourants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F13/00—Bandages or dressings; Absorbent pads
    • A61F13/15—Absorbent pads, e.g. sanitary towels, swabs or tampons for external or internal application to the body; Supporting or fastening means therefor; Tampon applicators
    • A61F13/42—Absorbent pads, e.g. sanitary towels, swabs or tampons for external or internal application to the body; Supporting or fastening means therefor; Tampon applicators with wetness indicator or alarm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明提供了一种感应装置，包括磁致弹性薄膜和所述磁致弹性薄膜的聚合物载体，所述磁致弹性薄膜安装在所述载体中。聚合物载体包括聚合物材料与磁敏感材料的混合物，所述磁敏感材料是颗粒状的。本发明还涉及制造所述感应装置的方法、所述感应装置在吸收物品中的应用以及含所述感应装置的吸收物品。

Description

感应装置
技术领域
本发明涉及一种感应装置(传感器)，其主要用于检测给定环境下的湿度或水分。本发明还涉及一种制造所述感应装置的方法、所述感应装置在吸收物品中的应用以及含所述感应装置的吸收物品。
背景技术
在一次性吸收物品、例如尿布和失禁物品中，提供某种感应装置，以使穿用者或者护理人员易于确定吸收物品的状态，特别是该吸收物品的干湿程度，这种技术是已知的。这样，在污物排出时，护理人员或穿用者就会得到警告，从而避免了不必要的更换。
已知可以利用包括磁致弹性材料的元件，在各种技术领域中进行不同类型的探测或测量。例如，将磁致弹性材料元件用在位置传感器、识别标记器和防盗标签或电子器件监视(EAS)标签中。此外，已知可以利用传感器中的磁致弹性材料元件探测或测量环境参数。Grimes等人(BiomedicalMicrodevices，2：51-60，1999)已经公开了包括磁致弹性材料元件的传感器，即磁致弹性传感器，并公开了其在例如温度、压力或粘度方面的应用。
此外，已知可以将磁致弹性传感器用于吸收物品中，所述的吸收物品例如尿布、短裤型尿布、失禁服装、卫生巾、床保护垫、擦拭用品、毛巾、织物、类棉球物品和创伤或疼痛包扎品，所述吸收物品用于吸收、保持和隔离身体排泄物，例如尿液、粪便和血液。可以将包含在这些吸收物品中的磁致弹性传感器设计为：发生了例如排尿或排便这样的事件并且吸收到吸收物品之上或之中后，对事件产生响应。响应可以例如是在事件发生后的信号，并且响应可以是基于对例如湿度、生物学分析和/或化学分析的测量做出的。事件的信号使得使用者、父母、照顾者、护理人员等等可以很容易的确定事件的发生。
WO 2004/021944公开了一种一次性感应吸收结构，包括至少一层吸收层和至少一个感应设备，所述的感应设备包括磁致弹性膜。该感应吸收结构可以被包括在吸收物品之中，所述的吸收物品例如尿布、短裤型尿布、失禁保护用品、卫生巾或床保护垫。在一种实施方式中，感应装置用于检测湿度。因此，就用湿度敏感聚合物对感应装置的磁致弹性膜进行涂覆，所述的聚合物可以与潮湿物相互作用，所述的潮湿物例如水分、液体或湿气。湿度敏感聚合物通过吸收或吸附，与潮湿物例如尿相互作用，感应装置的质量由此改变。这种质量变化会升高或降低磁致弹性膜的共振频率。这种质量变化是可以测量的，并与和湿度敏感聚合物相互作用的水分量有关。在另一种实施方式中，用至少一种探测分子对感应装置的磁致弹性膜进行直接或间接的涂覆，所述的探测分子适于探测在身体排泄物、身体渗出物或使用者/穿用者的皮肤中的至少一种目标生物学和/或化学分析物。将WO 2004/021944全文合并于此作为参考。
可以用连续磁场激发磁致弹性材料并测量材料的响应，其中所述的连续磁场显示出与磁声共振频率相当的频率。在这一共振频率下，材料的响应最大。因此，就在这样的感应装置上设置永久性偏磁体，并满足：其磁场与磁致弹性膜的平面保持平行。
为了使这些感应装置所需的尺寸(约3-20mm宽，约10-40mm长且约1-5mm厚)相对较小，这些偏磁体通常由长条形或带形的磁致材料制成，并且对这些材料进行切割或成形，从而形成具有修正尺寸规格的磁体。
但是，这种方法具有诸多缺陷。由该方法得到的磁体，由于其切割过程中的差别以及各个磁体边缘的微小缺陷，造成其磁场十分不规则。将磁致弹性材料相对于偏磁体进行定位也相当困难，这是由于偏磁体的磁场是不均匀的，磁致弹性材料相对于磁体的任何微小错位，都会对磁致弹性材料形成的磁场产生显著影响。此问题在WO/00/02172中进行了讨论。
此外，对磁体进行切割、定位并将其安装在感应装置中，包括了三个步骤，由于元件的尺寸相对较小，因此这三个步骤就增加了操作复杂性。
此外，用在卫生领域的吸收物品，因为经常会接触或接近穿用者的身体，并且接触环境条件通常是温暖的并且还可能是潮湿的，所以其必须满足物品安全性的严格要求。因此，例如，使任何感应装置的元件都能够经受住这样的环境、而不会造成穿用者的过敏反应，这是十分重要的。长条形或带形磁性材料，当其适用于例如冷冻机磁场时，却并不总是能适用于卫生用途，这是用于它们的组成通常是不确定的，其可能含有致敏或有毒成分，且其可能会向周围的吸收物品浸出化学物质。
因此，需要一种改进的感应装置，用以克服上述感应装置存在的问题。特别是，需要一种感应装置，其包括可再生的、能产生更均匀磁场的偏磁体，并且这种感应装置应当是很容易生产制造的。此外，希望得到一种感应装置，其中的磁体满足卫生用品领域对于产品安全性的严格要求。
发明内容
因此，在第一个方面，本发明提供一种感应装置，所述感应装置包括磁致弹性薄膜和所述磁致弹性薄膜的聚合物载体，所述磁致弹性薄膜安装在所述载体中。聚合物载体包括聚合物材料和磁敏感材料的混合物。磁敏感材料是颗粒状的。
本发明还提供一种方法，用于制备本文所述的感应装置，所述方法包括以下步骤：
a.将聚合物材料与颗粒状磁敏感材料相混合；
b.由聚合物材料与磁敏感材料的混合物铸造聚合物载体；
c.对聚合物载体进行磁化，从而使其具有总体磁场B；
d.将磁致弹性薄膜安装在聚合物载体中，使得磁致弹性薄膜的平面以与磁场B平行的方向取向。
本发明还公开了一个和多个本文所述的感应装置探测吸收物品中湿度或湿气的用途，所述的吸收物品例如尿布、失禁防护品、卫生巾或护垫。本发明还提供一种吸收物品，例如尿布、失禁防护品、卫生巾或护垫，其中所述的吸收物品中包括一个或多个本文所述的感应装置。
附图说明
图1是现有技术的感应装置的分解图。
图2是本发明的感应装置的分解图。图2中的插图是图2所示感应装置的横截面放大图。
图3是包括本发明的感应装置的吸收物品。
图4是对应于偏磁场的共振频率和振幅。
图5是在MER薄膜位置的偏磁体的磁场。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的感应装置10。其包括安装在聚合物载体14中的条形磁致弹性薄膜12。聚合物载体14是囊14’形式的，其内部中空，可以将磁致弹性薄膜12完全包封在其中。囊14’具有盖18和基部20。将磁致弹性薄膜12的中心在纵向(x)安装在基部20的中间，并用粘合剂固定在该位置，同时容许磁致弹性薄膜12的端部能够自由活动。永久偏磁体32安装在感应装置10的基部20下面，并布置为使得磁场B与磁致弹性薄膜的平面平行。
如图2所示，本发明提供了一种感应装置10。其包括安装在聚合物载体14上的条带形磁致弹性薄膜12。如上文所述，感应装置10可以置于吸收物品上，并用于检测水分的存在。
磁致弹性材料
感应装置10的磁致弹性薄膜12，典型的为条状，其具有纵轴(x)和横轴(y)，并且在纵轴方向的延伸比横轴方向更大。磁致弹性薄膜也可以是其它形状，例如方形。
适于用作磁致弹性传感器中磁致弹性薄膜12的材料，是具有非零磁致变形且具有高磁致弹性耦合的材料，例如铁镍合金；稀土金属；铁氧体，例如尖晶石型铁氧体(Fe3O4、MnFe2O4)；硅铁合金；众多的其它不同合金以及它们的混合物。可以使用柔软的磁致弹性材料、合金及其混和物，也可以使用无定形磁致弹性材料、合金及其混和物。无定形磁致弹性合金的实例是金属玻璃非晶态金属(metglases)，如Fe40Ni38Mo4B18，例如Metglas2826MB3(Honeywell Amorphous Metals，Pittsburg，PA，USA)、Metglas2826MB2(FeCo)80B20、(CoNi)80B20和(FeNi)80B20。磁致弹性材料薄膜的厚度典型的为约0.01-1000μm，例如0.01-200μm、5-100μm或0.01-100μm。
术语“磁致伸缩”指的是材料在外部磁场存在下改变尺寸的现象。尺寸变化的范围取决于材料的磁化，当然，也取决于材料的性能。磁致伸缩现象是由材料中原子磁矩之间的相互作用造成的。
具有“高磁弹性耦合”的材料，有效的将磁能转化为机械弹性能，并且反之亦然。当用变化的磁场激发可将磁能转化为机械弹性能的材料时，弹性波使材料发生机械变形，材料的机械共振频率与其长度成反比。如果材料还是弹性伸缩的，那么当材料机械变形时就会产生磁通量。该磁通量向远处延伸并可以通过拾波线圈检测到。
此外，当被外部磁场激发时，磁致弹性材料就以磁致弹性的方式存储磁能。当断开磁场时，磁致弹性材料就以特定共振频率进行阻尼振动，所述的特定共振频率表示为磁声共振频率。这些振动导致了瞬时改变的磁通量，这可以由远处的拾波线圈检测到。如果向磁致弹性材料施加脉冲磁场、例如脉冲正弦波磁场，那么有可能会检测到磁脉冲之间的特征共振频率。共振频率与磁致弹性材料的长度成反比。
所用的脉冲频率可以是，例如约为10-1000Hz，如约为50-700Hz。脉冲的工作循环可以例如约为1-90％，如约为10-50％。如果磁场是脉冲正弦波磁场，那么正弦波可以例如约为50-80kHz。如果用产自Honeywell的
Figure A20068005670300091
材料作为磁致弹性材料，脉冲磁场的磁场幅度可以约为0.05-0.1mT。
例如，可以利用励磁线圈向磁致弹性薄膜施加磁场。拾波线圈可以用于采集产生的信号，即检测共振频率。可以将励磁线圈和拾波线圈定位在手持单元，优选使二者处于同一手持单元。在进一步的可选方案中，可以使用同样的线圈作为励磁线圈和拾波线圈，即，其既可以作为励磁线圈也可以作为拾波线圈。将WO 2004/021944全文合并于此作为参考，以便对磁致弹性材料、共振频率检测以及激励和检测装置作进一步详细的了解。
磁致弹性薄膜12上涂覆有包括感应材料32的层，所述的感应材料32可与分析物相互作用。例如，可以用感应聚合物、例如湿度敏感聚合物来涂覆磁致弹性薄膜12。在一个实施方案中，感应材料32是湿度敏感聚合物，且所述湿度敏感聚合物是基于以下物质的线性和亲水聚合物或化学/物理交联可膨胀聚合物凝胶：聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯及其共聚物、聚氨酯、聚酰胺、淀粉及其衍生物、纤维素及其衍生物、多糖、蛋白质、聚丙烯腈、聚乙烯亚胺、丙烯酸酯基聚合物和它们的混合物。用于检测水分的感应材料32优选为基于多元醇的聚合物凝胶，例如基于乙醇的聚合物凝胶。感应材料32的层厚度可以是例如0.005-500μm，如0.005-100μm、2.5-50μm、5-50μm、和34μm。在WO 2004/021944中公开了磁致弹性传感器的实例，其中磁致弹性材料用感应材料涂覆。
任选的，磁致弹性薄膜12可以用检测分子涂覆，或者可以用非湿度敏感聚合物涂覆，然后顺次涂覆检测分子。检测分子可以检测至少一种目标生物体和/和化学分析物。
在一种变形方式中，检测分子可以用于检测下列生物和化学分析物：酶或酶的序列；抗体；核酸，例如DNA或RNA；蛋白质，例如可溶性蛋白质或膜蛋白质；肽，例如寡肽或多肽；细胞器；一部分天然或合成细胞膜或壳体，例如细菌或哺乳动物细胞膜、或病毒壳体；完整或部分存活或无法存活的细菌、植物或动物细胞；植物或哺乳动物组织或任何其它生物衍生分子；脂类，碳水化合物；凝集素；和它们的混合物。
在另一种变形方式中，检测分子可以用于检测下列生物或化学分析物：病原菌；非病原菌，例如结肠细菌；病毒；寄生物；细菌毒素；真菌；酶；蛋白质；肽；哺乳动物血细胞，例如人类白细胞或血红细胞；激素；哺乳动物包括人类的血液成分，例如血糖；尿及其成分，例如葡萄糖、酮、尿胆素原、和胆红素；和它们的混合物。
用检测细胞可以检测到的致病或非致病细菌，选自：大肠杆菌、伤寒沙门氏菌、副伤寒沙门氏菌、肠炎沙门杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、海得尔堡沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、宋内志贺菌、弗累克斯讷氏杆菌、波伊德氏志贺氏菌、志贺氏痢疾杆菌、霍乱弧菌、结核丝杆菌、小肠结肠炎耶尔森菌、亲水气单胞菌、类气单胞菌、空肠弯曲杆菌、结肠弯曲杆菌、脆弱拟杆菌、败毒梭菌、产气荚膜梭菌、肉毒羧菌、艰难梭菌以及它们的混合物、
在又另一种变形方式中，检测细胞用于检测化合物或化学分析物，例如健康指标或营养指标。营养指标包括例如以下的指标：新陈代谢效率、营养缺乏、营养吸收或吸收障碍、食物或饮水摄取、食物过敏(例如花生过敏)、食物不耐性(例如乳糖或谷蛋白不耐性)、结肠细菌生态(例如有益菌如双歧杆菌和乳酸菌)、和总能量平衡。健康指标可以包括化学分析物例如重金属(例如铅、汞等等)、放射性物质(例如铯、锶、铀等等)、脂肪、酶、内分泌、蛋白质物质(例如血细胞圆柱)、粘液、和微生物，如上文所述，所述微生物可以与各种健康问题相关，所述的健康问题例如感染、腹泻、肠胃疾病、或中毒。尤其是在某些发展中国家和发达国家的古老和/或贫困地区，重金属都是很严重的健康威胁。例如，通过在环境中(例如铅涂料、不规范的重金属工业等等)摄取这些重金属，就会发生铅和汞中毒，而且可能是致命的。通常，铅汞和其它重金属的轻度中毒，会造成智力和/或生理发育迟缓，尤其是对于长期中毒的孩子，这种危害十分明显并且会对个体造成持续影响。其它的营养指标实例包括钙、维他命(例如维生素B1、维生素B3、烟酸、维生素H、叶酸、泛酸、吸收酸、维生素E，等等)、电解质(例如钠、钾、氯、重碳酸盐、等等)、脂肪、脂肪酸(长链或短链)、脂肪酸盐(例如棕榈酸钙)、氨基酸、酶(例如乳糖酶、淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶，等等)、胆汁酸及其盐、类固醇、和碳水化合物。例如，钙吸收不良应当引起重视，因为这会导致长期骨质疏松。
合适的检测分子可以包括任何生物识别元素，进一步的实例包括：碳水化合物、抗体或其部分、合成抗体或其部分、酶、外源凝集素、DNA(脱氧核糖核酸)、RNA(核糖核酸)、细胞和/或细胞膜或任何其它对于指定生物分析物或化学分析物具有粘合能力的细胞。
可以使用任何合适的方法，将检测分子施加到磁致弹性层上。例如，希望可以利用任何一种常用的交联剂分子，将检测分子直接或间接化学粘合到磁致弹性层上，所述的交联剂包括但不局限于戊二醛、N-羟基琥珀酰亚胺、碳化二亚胺。
用在磁致弹性感应装置中的磁致弹性薄膜12，典型的制成连续带状。磁致弹性薄膜12中的磁致弹性材料涂覆有含感应材料32的涂层，在制备这样的磁致弹性薄膜12的过程中，典型的用感应材料32涂覆磁致弹性薄膜带，随后将涂覆过的带分为若干条，形成不同的传感器。但是，也可以先将带分成条，然后在对各单独的带涂覆感应材料32。
如上文所述，磁致弹性薄膜12在其初态下、即在接触水蒸气或化学分析物之前，在特定的共振频率下振动。当磁致弹性薄膜12和感应材料32的涂层接触到水蒸气或化学分析物时，这些物质通过感应材料32附着在磁致弹性薄膜12的表面上。由此，磁致弹性薄膜12的质量增加，这就导致共振频率发生可检测到的改变，而这种改变又会被拾波线圈检测到。
聚合物载体
本发明的感应装置10包括用于磁致弹性薄膜12的聚合物载体14。磁致弹性薄膜12被固定在所述载体14的至少一个位置，使得磁致弹性薄膜12可以振动。像很多振动结构那样，磁致弹性薄膜12具有振动节点，在该点的位移为0。最普遍的是，振动节点位于磁致弹性薄膜12的中心，因此对于磁致弹性薄膜12的最合适支撑位置，只有磁致弹性薄膜12纵轴(x)测得的中心。
聚合物载体14包括聚合物材料22与磁敏感材料16的混合物(见图2中的插图)。聚合物材料22可以是任何已知的聚合物材料，只要满足感应装置10所需的强度、柔性、耐久性和可塑性要求即可。在与磁敏感材料16混合并加工之前，聚合物材料22通常是颗粒或颗粒形态。聚合物材料22可以是共聚物或嵌段共聚物，并且可以是合成的或天然的。多胺、聚酰胺、聚醚、聚烯烃(例如聚乙烯)、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、聚卤代乙烯和聚酯、以及它们的混合物，都适合作为本发明中所用的聚合物材料。从便于生产的角度来看，聚酰胺和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物是很合适的，并且也是核准用于卫生领域的。
典型的，可以通过模制技术形成聚合物载体14，所述的模制技术例如注射模制、压缩模制、转移模制、挤出模制、吹塑、旋转模制(滚塑)、热成型、真空成型(热成型的简化变形)、反应性注压法、层压、可发珠粒料模塑和泡沫成型。还可以通过挤压工艺来形成聚合物材料14。
图2所示的聚合物载体14是囊14’形式的，其内部中空并且可以完全包封磁致弹性薄膜12。囊14’具有盖18和基部20。磁致弹性薄膜12安装在基部20的中央，并且(例如利用粘合剂)固定在该处，使得薄膜12的各端部能够自由活动。
图2的囊14’具有卵形横截面，沿着囊14’的周边是盖18与基部20之间的分界线。但是，囊14’也可以采用其它的几何形状，例如圆柱形，此时盖18和基部20之间的分界线处于一端并与对称轴的主轴和短轴成一直线。囊14’的横截面可以是矩形、方形和任何其它几何形状。所有这些形状都可以通过上述模制技术方便的得到。只要囊14’能够为磁致弹性薄膜12提供充分保护，并且能够使其自由振动，同时还能允许其生成均匀磁场B，那么囊的精密几何形状就不是很重要了。
囊14’包括至少一个开口24，其使得空气能够进入囊14’中。在图2中，这些开口24显示为盖18上的众多小通孔，但是开口24也可以使用其它方式，例如盖18和基部20上的花纹和开放区域，或是将盖18与基部20之间界限设置为不连续方式。囊14’还可以具有相对“开放的”结构，其中开口24较大。
在一种优选的实施方式中，囊14’上的至少一个开口24上覆盖有透气不透液的层26。这就限制液体向囊14’内部扩散，反之会造成磁致弹性薄膜12的破坏或有效性降低，但是该层允许蒸汽进出囊。如果希望，整个囊14’都可以用透气不透液的层26来覆盖。合适的透气不透液层26是无纺材料、穿孔塑料薄膜以及它们的层压品。
磁敏感材料
本发明的聚合物载体14包括聚合物材料22与磁敏感材料16的混合物。这在图2的插图中进行了图示。术语“磁敏感材料”指的是，当被施加磁场时变得磁化的材料。材料的磁化率是所述材料响应于施加磁场的磁化程度。
磁敏感材料16是颗粒状的。在本文中，属术语“颗粒状”包括粒料和粉料形式，并且所述的材料中颗粒的评价直径为1-4μm。磁敏感材料16与聚合物材料22混合，形成基本上均匀的混合物。
注射模塑的磁体包括分散在聚合物中的磁粉，并且可以通过注射模塑形成复杂的形状。为了促进磁粉与聚合物之间的粘合和混合，通常用某种途径对磁粉进行化学改性，并且可以通过聚合反应将可聚合基团合并到聚合物上。注射模塑磁体的物理性质和磁性取决于原材料，但是它们通常具有较低的磁场强度，并且物理性能与塑料相似。美国专利US4,358,388公开了一种磁性聚合物胶乳及其制备方法。
磁敏感材料16优选对于残余磁化(残磁(remenance))是强磁性的。使用外部磁场会导致磁敏感材料的磁化，从而产生总体磁场B。当外部磁场被切断时，磁敏感材料将会具有参与的磁化，从而造成囊内的磁场B。合适的磁敏感材料选自：金属、金属合金、铁氧化物、二氧化铬以及铁氧化物与其它金属氧化物的混合物。合适的金属可以是铁、铁-硅、镍或钴。合适的金属合金可以是铁、铁-硅、镍或钴与钼、铬、铜、钒、锰、锶、铝和钛中至少一种形成的合金。铁氧化物包括Fe3O4和γ-Fe2O3、或它们的混合物。铁氧化物例如Fe3O4和γ-Fe2O3可以与其它金属氧化物组合或混合，所述的金属氧化物例如氧化钴、氧化锰、氧化锌、氧化钡、和稀土金属氧化物。锶铁氧体和氧化铬也是可以使用的磁敏感材料。
可以通过市场买到混合好的颗粒状磁敏感材料16与聚合物材料22的混合物。例如，COMPODIC FPA-132是锶铁氧体与聚酰胺12的混合物，其由DIC Europe GmbH.YUXIANG Magnetic Materials Ind.Co.，Ltd供应，Xiangying Magnetic Materials Co.，Ltd也供应这样混合好的产品。
合适的是，聚合物载体14中包括50-95重量％、优选75-90重量％的磁敏感材料16。向聚合物载体14中引入磁敏感材料16，会削弱载体14的强度使其变脆，因此，为了使聚合物载体14达到最佳的强度和柔性，应当仅仅使囊14’的盖18或基部20中含有磁敏感材料16。这样做还能够节省成本。
磁敏感材料16通常为颗粒状的，其分散在聚合物材料22的颗粒中(见图2的插图)。优选的，颗粒的平均粒径为0.5-3mm，更优选为1-2.5mm。
磁场B是由聚合物载体14产生的，从而磁场B的方向定为与磁致弹性薄膜12的平面平行。为了达到最高的磁残余磁化(残磁)从而使囊内部的磁场最强，向囊的纵轴方向施加了预定强度的外部磁场。该外部磁场的最小强度随着囊的尺寸、几何形状以及磁性材料而改变，该最小强度解释为处于磁滞闭合回线中的两个磁化分枝处。
如果磁致弹性薄膜12是条形的，那么聚合物载体14的磁场B就取向为与磁致弹性薄膜12的纵轴(x)平行。这使得磁致弹性薄膜12中的振动达到最大化，并因此使得感应装置10发出的信号强度达到最大化。
聚合物载体14中磁场B的强度为0.1-2mT，优选为0.1-0.5mT。
通过将磁敏感材料16引入聚合物载体14中这种方式，就不再需要单独的偏磁体32，从而与该偏磁体相关的一系列问题就都得以避免。因此，本发明的感应装置10，不含单独的偏磁体32；相反的，感应装置10的聚合物载体14自身就充当了偏磁体。
本发明还涉及一种制造本文所述感应装置10的方法，所述方法包括以下步骤：
a.将聚合物材料22与磁敏感材料16混合；
b.将聚合物材料22与磁敏感材料16的混合物铸造成聚合物载体14；
c.对聚合物载体14进行磁化，从而使之具有总体磁场B；
d.将磁致弹性薄膜12安装在聚合物载体14上，使得磁致弹性薄膜12的平面方向定为与磁场B平行。
为了使感应装置10的共振频率在制造期间不发生变化，该方法进一步包括以下步骤：在将磁致弹性薄膜12安装在聚合物载体14上之后对感应装置10进行校准。
如上文所述，聚合物载体14可以包括囊14’，其具有盖18和基部20以及至少一个允许空气通过的开口24。在这种情况下，步骤d.(上文所述)包括一个单独的步骤，将磁致弹性薄膜12安装在囊14’的基部20中使磁致弹性薄膜12的平面与囊14’的磁场B方向平行，以及闭合盖18使磁致弹性薄膜12完全包封在囊14’中。
吸收物品
本发明的感应装置10可进行如下定位：与吸收物品30的吸收结构34的吸收材料接触或空间相关联。例如，本发明的感应装置包含在吸收物品30的吸收结构中，所述的吸收物品例如尿布、短裤型尿布、失禁服装、卫生巾、擦拭用品、毛巾、织物、绵纸、床保护品、创伤或疼痛包扎品和类棉球物品、或类似的产品。在一般的应用中，吸收物品用于吸收、保存和隔离身体排泄物或身体渗出物，了；日尿、粪便、血液、经血、由创伤和患处流出的液体物质、漂洗液和唾液。当本发明的吸收装置10中磁致弹性薄膜12至少部分的被含湿度敏感聚合物或检测分子涂覆、且该吸收装置10被用在这些吸收物品中时，其可以很容易的检测到湿气或生物和/或化学分析物，即，其可以很容易的检测到例如排尿或排便这样的事件。如上文所述，所述的检测是通过检测感应装置10的共振频率变化来实施的。借此，使用者、双亲、护理者等就可以很容易的监测到吸收结构、进而是吸收物品30的状态。
例如，本发明的感应装置10可以代替WO 2004/021944中公开的感应装置，从而将其用在WO 2004/021944中公开的吸收物品和吸收结构中。因此，根据WO 2004/021944中感应装置的位置，也可以将本发明的感应装置定位在吸收结构的不同位置，并且吸收物品也可以包括多于一个的感应装置10。例如，吸收物品中可以包括1-10个本发明的感应装置10。
图3中示出了包括本发明感应装置10的吸收物品30的非限定性实例。
实施例
偏磁体
在基于磁致弹性共振的传感器中，磁致弹性薄膜(MER薄膜)与偏磁体安装在一起。由MER薄膜生成的磁信号振幅以及MER薄膜的共振频率取决于偏磁场的强度，见图1所示。从中可以看出，当膜的振幅最大处达到最佳的偏磁。在接近最佳偏磁场处共振频率达到最小。对于某些磁致弹性合金来说，振幅最大和频率最小是一致的，但是对于标准材料2826MB3，这两种现象是独立的。人们希望在接近最小频率处操作，这是由于共振频率对于偏磁场中的微小改变不太敏感。改变可能是由以下因素引起的：例如偏磁性能扩展、引入的MER薄膜位置处的改变或地磁场中传感器的不同取向。
图4是共振频率和振幅相对于的图示。由Metglas 2826MB3制得的标准MER薄膜尺寸为30mm×10mm×25μm。
图4所示的测量，是在Helmholtz线圈生成的均匀磁场中进行的。均匀偏磁场很难实现真正的传感器囊。通常，磁致弹性薄膜的位置接近并平行于薄偏磁体，且所述偏磁体的形状和尺寸于薄膜类似。由这样的偏磁体形成的磁场示于图5中。图5示出了在MER薄膜位置处的偏磁体形成的磁场(只是使元件与膜的长度方向平行)磁体的尺寸为35mm×8mm，且长轴边切割成45度角。为了与典型的MER薄膜进行比较，插入了30mm长的线。已经将偏磁体的边切割呈角度，以减少文献记载中的边缘非均匀性，但是磁场仍然远远未达到均匀。可以看到，磁场在膜的中心位置颇为均匀，但是在边缘处迅速向0下降。这对于偏磁体与MER膜长度相同的情况是非常典型的。非均匀的磁场导致膜在边缘处无法达到最佳偏置，有效偏置变得对MER膜在囊中的精确位置愈加敏感。
图5示出了在MER薄膜位置处的偏磁体形成的磁场(只是使元件与膜的长度方向平行)磁体的尺寸为35mm×8mm，且长轴边切割成45度角。为了与典型的MER薄膜进行比较，插入了30mm长的线。
如果将MER薄膜安装在本发明的载体14中，就可以在MER薄膜处得到更加均匀的偏磁场。这样就可以很容易的控制MER薄膜的偏磁场，并减小由MER薄膜在囊中未校准造成的偏磁场扩展。更长的偏磁体的其它优点在于，更长的偏磁体以及由此得到的更均匀的磁场，使得MER薄膜与偏磁体之间的引力更小。
MER薄膜被偏磁体的磁场磁化。由于偏磁场的非均匀性，造成磁化的MER薄膜在磁极附近会经受磁引力。MER薄膜将会弯曲或压在薄膜下的材料上。这会抑制薄膜振动和/或引起其与膜下材料的额外摩擦。这会减小MER薄膜生成信号的振幅。长偏磁体(与膜相比)的磁极移到了远离薄膜的位置，因此薄膜所受的朝向偏磁体的吸引力就较小。
本发明不受本文所述实施方式和附图的限制，但是，本发明的范围和限制将通过所附的权利要求得以确定。

Claims (15)

1.一种感应装置(10)，其包括磁致弹性薄膜(12)和用于所述磁致弹性薄膜(12)的聚合物载体(14)，所述磁致弹性薄膜(12)安装在所述载体(14)中，
其特征在于：
聚合物载体(14)包括聚合物材料(22)和磁敏感材料(16)的混合物，所述磁敏感材料(16)是颗粒状的。
2.根据权利要求1所述的感应装置(10)，其中聚合物载体(14)具有磁场(B)，所述磁场(B)以平行于磁致弹性薄膜(12)的平面的方向取向。
3.根据权利要求1到2中任一所述的感应装置(10)，其中磁致弹性薄膜(12)是条形的，其具有纵轴(x)和横轴(y)，并且在纵轴方向的延伸比横轴方向更大，且聚合物载体(14)的磁场(B)以平行于磁致弹性薄膜(12)的纵轴(x)方向取向。
4.根据权利要求1到3中任一所述的感应装置，其中磁致弹性薄膜(12)仅在纵向(x)测得的磁致弹性薄膜(12)中心处固定安装在聚合物载体(14)上。
5.根据权利要求1到4中任一所述的感应装置(10)，其中聚合物载体(14)包括50-95重量、优选75-90重量％的磁敏感材料(16)。
6.根据权利要求1到5中任一所述的感应装置(10)，其中聚合物材料选自：多胺、聚酰胺、聚醚、聚烯烃(例如聚乙烯)、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、聚卤代乙烯、聚酯和它们的混合物。
7.根据权利要求1到6中任一所述的感应装置(10)，其中聚合物载体(14)是囊(14′)形式的，所述的囊(14′)完全包封磁致弹性薄膜(12)，所述囊(14′)具有盖(18)和基部(20)以及至少一个开口(24)，所述开口(24容许空气流入囊(14′)中。
8.根据权利要求7所述的感应装置(10)，其中只有囊(14′)的盖(18)和基部(20)包括磁敏感材料(16)。
9.根据权利要求7到8中任一所述的感应装置(10)，其中囊(14′)中的至少一个开口(24)被透气不透液的层(26)覆盖。
10.根据权利要求1到9中任一所述的感应装置(10)，其中聚合物载体(14)中的磁场(B)的强度为0.1-2mT，优选为0.1-0.5mT。
11.一种制造根据上述权利要求1-10任一所述感应装置(10)的方法，所述方法包括以下步骤：
a.将聚合物材料(22)与颗粒状磁敏感材料(16)混合；
b.由聚合物材料(22)与磁敏感材料(16)的混合物铸造聚合物载体(14)；
c.对聚合物载体(14)进行磁化，从而使之具有总体磁场(B)；
d.将磁致弹性薄膜(12)安装在聚合物载体(14)上，使得磁致弹性薄膜(12)的平面以平行于磁场(B)的方向取向。
12.根据权利要求11所述的方法，在将磁致弹性薄膜(12)安装在聚合物载体(14)上之后，其进一步包括以下步骤：
e.校准感应装置(10)。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中聚合物载体(14)包括囊(14′)，所述的囊(14′)具有盖(18)和基部(20)以及至少一个容许空气通过的开口(24)，其中步骤d.包括以下单独的步骤：将磁致弹性薄膜(12)安装在囊(14′)的基部(20)中，使磁致弹性薄膜(12)的平面以平行于囊(14′)的磁场(B)的方向取向，以及闭合盖(18)使磁致弹性薄膜(12)完全包封在囊(14′)中。
14.一个或多个根据上述权利要求1-10任一所述的感应装置(10)用于检测吸收物品中湿度或水分的用途，所述的吸收物品例如为尿布、失禁保护品、卫生巾或护垫。
15.一种吸收物品，例如尿布、失禁保护品、卫生巾或护垫，其中包括一个或多个根据权利要求1-10所述的感应装置。
CN200680056703XA 2006-12-18 2006-12-18 感应装置 Expired - Fee Related CN101563053B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/SE2006/001436 WO2008076005A1 (en) 2006-12-18 2006-12-18 Sensing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101563053A true CN101563053A (zh) 2009-10-21
CN101563053B CN101563053B (zh) 2012-05-09

Family

ID=39536521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200680056703XA Expired - Fee Related CN101563053B (zh) 2006-12-18 2006-12-18 感应装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20090302498A1 (zh)
EP (1) EP2094218A4 (zh)
CN (1) CN101563053B (zh)
BR (1) BRPI0622244A2 (zh)
WO (1) WO2008076005A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106796147A (zh) * 2014-08-27 2017-05-31 3M创新有限公司 具有预设置质量的磁机械共振器传感器

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2003163C2 (en) * 2009-07-09 2011-01-11 Salusion Ip B V A moisture detecting module and a receiving unit.
SE534533C2 (sv) 2009-10-07 2011-09-27 Pampett Ab Metod och system för detektering av fukt vid en absorberande artikel
EP3064179B1 (en) * 2010-06-16 2021-09-15 Fred Bergman Healthcare Pty Ltd Apparatus and method for analysing events from sensor data by optimisation
US8702967B2 (en) 2010-06-17 2014-04-22 Bayer Healthcare Llc Test strip with magneto-elastic-resonance sensor
USD656852S1 (en) * 2010-08-06 2012-04-03 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Wetness indicator
US9354231B1 (en) * 2011-07-25 2016-05-31 Leidos, Inc. Reactive self-indicating absorbent materials, methods, and systems
WO2013028596A1 (en) 2011-08-24 2013-02-28 Bayer Healthcare Llc Analyte sensors and systems including retention tab and methods of manufacturing
US8933292B2 (en) 2011-10-28 2015-01-13 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Absorbent article with sensor array for body exudate detection
US8816149B2 (en) 2011-10-28 2014-08-26 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. System for detection and monitoring of body exudates using a gas emitting substance for use in interactive toilet training
WO2014066822A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 Chin Bryan A In-situ pathogen detection using magnetoelastic sensors
US9726557B2 (en) * 2013-11-01 2017-08-08 The Regents Of The University Of Michigan Magnetoelastic strain sensor
DE102014111685A1 (de) * 2014-08-15 2016-02-18 Elkamet Kunststofftechnik Gmbh Kunststoffformteil und Verfahren seiner Herstellung
US10228319B2 (en) 2014-08-27 2019-03-12 3M Innovative Properties Company Systems and methods for magneto-mechanical resonator sensors
US10401233B2 (en) 2014-08-27 2019-09-03 3M Innovative Properties Company Magneto-mechanical resonator sensor with absorption material
WO2016033029A1 (en) 2014-08-27 2016-03-03 3M Innovative Properties Company Magneto-mechanical resonator sensor with mass distribution channel
US10736621B2 (en) * 2015-02-27 2020-08-11 Mayo Foundation For Medical Education And Research System and method for monitoring of a mechanical force
US11931138B2 (en) 2017-12-14 2024-03-19 Applied Biosensors, LLC Hydrogel sensor assembly
CN109870389A (zh) * 2019-04-12 2019-06-11 长春工程学院 基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置及方法
ES2860351B2 (es) * 2020-03-31 2022-02-21 Vilas Joaquin Sabaris Aposito labial retenedor de saliva

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2480764B1 (fr) * 1980-04-18 1985-10-04 Rhone Poulenc Spec Chim Latex de polymeres magnetiques et procede de preparation
US4510489A (en) * 1982-04-29 1985-04-09 Allied Corporation Surveillance system having magnetomechanical marker
CN2038238U (zh) * 1988-11-04 1989-05-24 本溪市无线电九厂 湿敏传感器
US5602527A (en) * 1995-02-23 1997-02-11 Dainippon Ink & Chemicals Incorporated Magnetic marker for use in identification systems and an indentification system using such magnetic marker
US5969612A (en) * 1998-07-06 1999-10-19 Sensormatic Electronics Corporation Stabilizing the position of an active element in a magnetomechanical EAS marker
US7176344B2 (en) * 2002-09-06 2007-02-13 Sca Hygiene Products Ab Sensoring absorbing article
US7464713B2 (en) * 2002-11-26 2008-12-16 Fabian Carl E Miniature magnetomechanical tag for detecting surgical sponges and implements
WO2005005013A1 (de) 2003-07-10 2005-01-20 Aquis Wasser-Luft-Systeme Gmbh, Lindau Zweigniederlassung Rebstein Filterpatrone
US7302829B2 (en) * 2003-12-01 2007-12-04 General Electric Company Contactless humidity/chemical vapor sensor device and associated method of fabrication

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106796147A (zh) * 2014-08-27 2017-05-31 3M创新有限公司 具有预设置质量的磁机械共振器传感器
CN106796147B (zh) * 2014-08-27 2019-09-06 3M创新有限公司 具有预设置质量的磁机械共振器传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN101563053B (zh) 2012-05-09
US20090302498A1 (en) 2009-12-10
EP2094218A4 (en) 2016-09-14
WO2008076005A1 (en) 2008-06-26
EP2094218A1 (en) 2009-09-02
BRPI0622244A2 (pt) 2011-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101563053B (zh) 感应装置
US20080297325A1 (en) Method and System for Associating a Reading of a Machine Readable Sensor Positioned in an Absorbent Article with the Identity of a User
EP2024739B1 (en) Method for providing a piece of a film of a magnetoelastic material with an enhanced bending stiffness, product obtained by the method and sensor
US7176344B2 (en) Sensoring absorbing article
CN101222892B (zh) 检测吸收物品从身体上松开或脱落的方法
US5821129A (en) Magnetochemical sensor and method for remote interrogation
JP2005537852A (ja) 感知吸収物品
WO2007073258A1 (en) Method for providing a film of a magnetoelastic material with a curvature, sensor product obtained by the method and sensor
RU2412678C1 (ru) Чувствительный элемент
Grimes et al. A magnetostatic-coupling based remote query sensor for environmental monitoring
GB2449669A (en) Method of manufacturing a magnetoelastic sensor with a predetermined resonant frequency
RU2393830C2 (ru) Способ и система ассоциирования показаний машиночитаемого датчика, установленного на впитывающем изделии, с личностью пользователя
RU2384314C2 (ru) Способ обнаружения открепления или снятия поглощающего изделия с тела
RU2402759C2 (ru) Способ изготовления куска пленки магнитоупругого материала с повышенной изгибной жесткостью, продукт, изготовленный этим способом, и сенсор
BRPI0622244B1 (pt) Método para produzir um dispositivo de detecção, dispositivo de detecção e artigo absorvente.

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Gothenburg

Patentee after: Aishirui Health and Health Co., Ltd.

Address before: Gothenburg

Patentee before: SCA Hygiene Products AB

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120509

Termination date: 20181218