CN103097890A - 具有离子响应和带电聚合表面活性剂的脱水传感器 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于确定尿液的相关离子强度的横向流动测定装置。该装置包括其中布置聚合电解质的缓冲区、以及具有pH指示剂非扩散性地固定于其中的指示剂区，所述指示剂区与所述缓冲区隔离并且定位毗邻及与所述缓冲区流体连通。所述检测区是所述缓冲区的部分，并且具有缓冲组分，其包括pKa≤10^-3的弱聚合酸和弱聚合碱、及一类响应样本溶液中相关离子浓度的带电聚合表面活性剂、以及具有与所述带电聚合表面活性剂相反电荷的带电pH指示剂。所述带电聚合表面活性剂在水中及在≤0.1%的重量百分比的盐的低离子浓度的水溶液中可溶解大于或等于约1%重量（≥1%的重量百分比的溶质），但在>0.1重量%盐的高离子浓度的水溶液中是不溶解的（<1重量%溶质）。本发明还描述了接合这种测定装置的吸收性制品，以及使用该测试形式监测脱水或测试尿液样本离子强度的方法。

Description

具有离子响应和带电聚合表面活性剂的脱水传感器

技术领域

本发明涉及脱水传感器以及包含该传感器的吸收性产品。特别地，本发明涉及一种能够监测使用者水和状态的传感器。 

背景技术

脱水是来自身体的流体和相关电解质的耗尽。通常，人体每天总的体内水分量是在体重的约±0.02％内调整，以及体内的水可以包含约63％的总体重。体液平衡是通过匹配进出人体水分来实现和维持，而水分不平衡状态可与脱水或水分过少相关。脱水对于体弱者、老人、或婴儿来说尤其需要关注，并且如果不予以适当的关注会带来非常严重的后果。如果体液流失量少于体重的约2-5％就已与热散逸的减少、心血管功能的缺失和体力的下降有关。 

个体的尿比重是评估个体相对脱水状态的通常测量方法。尿液体积和电解质浓度能够辅助监测个体体液量是否平衡。尿比重（USG）指代尿液密度与水密度的比率。尿比重主要受尿液中固体和离子的影响。USG与尿液中的固体浓度和离子浓度成比例关系。USG正常范围为1.002-1.030。公认的是，USG<1.020被认为是水合状态很好，USG在1.020-1.025之间被认为是处于半脱水状态，而USG>1.025被认为是处于严重脱水状态。USG能够通过诸如尿比重计或尿检试纸或尿检条的仪器来测量。现代试纸通常基于横向流动测定技术。三种主要方法，即折光测定法、液体比重测定法和试纸条测定法，通常被用于USG测量。尽管折光测定法和液体比重测定法非常准确，但它们需要特殊仪器并由受过训练的人员来操作。 

多年来，许多制造商已经尝试不同方法来改善比重试纸的性能，诸如不同的配方设计来增加灵敏性和特异性。然而，针对所有市售的试纸都存在问题。主要问题是使用者需要在浸入样本后的短暂的几分钟内读出颜色变化，这是因为在试验状态下颜色显色是不稳定的。人们在该时间窗外所观察的信号通常是不准确的，因此通常是无效的。对于一些分析试验来说，诸如尿液中离子浓度（即，脱水比重），在信号完全显色和实现有效读数 之前需要一段时间。该情形对于使用者能够持续监测的试验来说不是问题；然而，它在该试验的持续监测不是可行的以及进样时间不确定时成为问题。例如，婴儿或尿失禁成人在尿布或其他个人护理产品上排尿以提供用于测定装置的样本，如果可能的话，也是难以准确预测的。因此，该测定装置需要验证机制来确保在有效阅读时间窗内读出。 

近年来，试纸条测定法已经变得很受欢迎，尤其是在非处方药市场(over-the-counter market)和即时测试市场(point-of-care market)，主要是因为它们的廉价和便于使用。总体而言，常规试纸条响应尿样中的离子强度而改变颜色。尿液的离子强度是尿液中离子含量的一个度量。USG与尿液的离子强度成比例关系。所以，借助检验试样中的离子强度、通过使尿液的离子强度与USG相关联就可间接且半定量地确定USG。 

常规试纸条通常的制造方式为，所有相关试剂都被扩散性地一起固定于该试纸条上小的多孔区域内。然后尿样被施加到该区域或整个条被浸入尿样中以允许颜色显现。这类常规试纸条的实例被描述于Falb等人的美国专利No.4,318,709和Stiso等人的美国专利No.4,376,827中。 

Falb等人的美国专利No.4,318,709和Stiso等人的美国专利No.4,376,827在此都以引用的方式并入本发明，其描述了用于测量USG的用在常规测试条中的聚电解质-染料离子交换化学。在这种常规测试条中，尿液中存在的离子致使与聚电解质的离子交换，从而将氢离子引入尿液中。氢离子浓度的变化由pH值指示剂检测。 

然而，常规试纸条测定USG受限于一些主要缺陷，尤其对于非处方药市场和即时测试市场而言。例如，常规试纸条具有有限的阅读窗口，因为由这样的试纸条产生的信号仅在施加试样后短的时间段发生变化。信号变化可由试剂浸出(扩散性固定试剂的结果)和样品蒸发所导致。除非该试纸条在施加试样后很快就对其进行分析，否则信号的变化会导致错误的检试结果。此外，由于在常规试纸条中的试剂通常为水溶性的，该试纸条也必须很快地从尿样中取出以防止该试剂浸出到样品中。另外，常规试纸条通常设计为仅应用于单一尿样。多重尿液污染会导致错误的测试结果，使得这种试纸条不适合应用于其中多重尿液污染不能被控制的吸收性物品。最后，常规试纸条无法给使用者提供一种方式使其知道：是否正确地实施了测试或是否施加了足够的样品。 

尽管许多类型的脱水试纸已经存在了数十年，该存在的技术仍不能满 足吸收性制品的需求。一些健康和卫生产品的制造商希望拓宽它们产品对一些消费者的吸引力。这些制造商有长期的愿望来将脱水传感器集合在吸收性制品上。该需求促进了能够集成在诸如尿布或尿失禁衣物的吸收性制品中的低成本脱水传感器的发展。然而，结合在吸收性制品中可行的先前的基于横向流动的脱水传感器是相对复杂且在经济上抑制了该传感器集成在各种吸收性衣物中。因此，能够以成本有效的方式为护理者提供保证的检测装置是存在需求的。 

发明内容

本发明涉及一种无膜流体检测装置或脱水传感器，其能够集成在个人吸收性护理制品中。脱水传感器利用离子响应和带电的聚合表面活性剂来固定带相反电荷的指示剂，以及改善这些传感器的可湿性。带电聚合表面活性剂是高度水溶的，并在处于1%或更高的重量百分比的高浓度缓冲液或盐溶液中时将沉淀。带电表面活性剂的量能够高达约22%的重量百分比。换言之，聚合表面活性剂随着水溶液中盐浓度的增加呈现可溶性的降低。 

不像传统的基于横向流动的脱水装置，所述聚合表面活性剂和pH指示剂能够印制在或作为涂层直接施加在多孔基底的活动表面上。这消除了采用隔离膜或薄膜固定pH指示剂的需要，其是许多传统横向流动装置所利用的。因此，本发明装置最小化了或消除了薄膜之间的物理界面，其通常支持pH指示剂，以及下面的多孔基底，其通常支持缓冲组分。此外，本发明能够减少成本以及简化制造横向流动传感器的工艺。 

脱水传感器形成以具有多孔基体的第一基底，其适于传导横向流动。该基底包括作为缓冲垫部分的样本接触区及检测或指示剂区、位于检测区下游作为芯吸垫的反馈区。检测区具有缓冲组分，其包括pKa<10^-3或10^-2的弱聚合酸和弱聚合碱、一类响应样本溶液中相对离子浓度的带电聚合表面活性剂、以及具有与带电聚合表面活性剂电荷相反电荷的带电pH指示剂。所述带电聚合表面活性剂在水中和在≤0.1%的重量百分比的盐的低离子浓度的水溶液中可溶解大于或等于约1%重量（≥1%的重量百分比的溶质），但在≥0.1%的重量百分比的盐的高离子浓度的水溶液中是不溶解的（≤1%的重量百分比的溶质）。 

脱水传感器相对于现有设计来说制造起来更加简单且廉价。本发明更 进一步接近了将脱水传感器集成在各种类型的吸收性产品的可能性。期望的是，脱水传感器由单个多孔基底形成。单个、集成的基底的优势在于：在使用不同类型材料的脱水传感器中将不趋于出现界面效应或边界效应。 

在其他实施例中，脱水传感器的特征能够调节或控制采样流速以及调节试验结果的表现以减少或消除误差。测定装置具有第一基底，该第一基底具有适于引导横向流动的多孔基体。该基底具有样本接触区、检测区、观察-反馈区、以及位于检测区和反馈区之间的流速控制区。各区域中的每个都彼此直接或间接地流体连通。流速控制区包含单独的、离散的基底，诸如膜或薄膜，其具有不同孔隙梯度或具有各种流程特征或微通道，其帮助调节样本体积从基底的一个部分至另一部分的过程。支撑构件将每个区一起固定于该整体装置中。 

检测区可以是位于样本接触区和流速控制区之间的缓冲垫的一部分，或可替代的可以是观察-反馈区，其是芯吸垫的一部分。该芯吸垫还可以包括样本观察控制区，其在接触到尿液样本后改变颜色，而不管尿比重。流速控制区调节从缓冲垫至芯吸垫的流速。在一些实施例中，流速控制区能够是与芯吸垫相同基底的一部分；但在其他实施例中，流速控制区至少是与第一基底隔离的第二基底的部分。流速控制区具有多孔膜，其填补缓冲垫与芯吸垫之间的间隙。各种流速控制装置或机制可以设置在检测区和样本观察-反馈区之间，其具有与流速控制区重叠的区域，从而随着流体从第一或内表面的沉积区行进至第二或外表面的检测区，调制或调节尿液或其他流体的横向流动。流速控制区调节观察-反馈区可视信号的显色和呈色直至检测区的颜色过渡达到颜色稳定所需要的时间量。该机构例如可以采用以预订模式和/或一个或多个不同基底密度布置的微通道的形式。这些机构可以平行或垂直于流体流动路径定向。流速控制区调节可视信号在观察-反馈区中显色之前的预定时间以使得检测区颜色过渡达到颜色稳定。 

在另一个方面，本发明还描述了一种定量的或半定量的确定测试样本尿液的离子强度或比重的方法。该方法包括提供具有多孔基体的横向流动装置，其与缓冲垫或缓冲区以及指示区流体连通；将测试样本引入所述缓冲垫上的样本区，以允许所述样本在指示剂区或芯吸区中可视信号显色前渗透通过检测区至所述流速控制区。所述缓冲区包括布置于其中的聚合电解质，所述指示剂区包括非扩散地固定于其中的pH指示剂，所述指示剂区域与缓冲区隔离并与缓冲区流体连通，所述聚合电解质能够与尿液中的 离子进行离子交换从而增加或减少尿液中的氢离子，pH指示剂能够产生对应于尿液中氢离子浓度变化的信号。聚合电解质能够包括部分中和的弱聚合酸或碱。所述测试样本与横向流动装置的流动介质接触以基于pH指示剂所产生的信号来确定尿液的离子强度。 

可替代地，提供了一种用于测定尿液样本的离子强度的方法。该方法包括：将尿液样本引入如上所述的具有弱酸和/或弱碱的样本区和检测区的测试装置中，使得或允许尿液移动通过具有检测区的缓冲垫，引起所述检测区中pH指示剂的颜色变化。在一些实施例，也将尿液移动通过流速控制区以调节所述芯吸垫中控制反馈区中可视信号外观直至所述检测区中颜色转变到达颜色稳定所需的时间。 

在另一实施例中，本发明还涉及一种结合上述的横向流动测定装置的用于检测水化或脱水的吸收性制品，并包括：具有适于引导横向流动的多孔基体的第一基底，该基底具有样本接触区、检测区、观察-反馈区、以及位于检测区和反馈区之间的流速控制区，其中这些区域中每一个通过邻接组件彼此直接或间接地流体连通。所述吸收性制品能够确定尿液的离子强度。该制品包括液体基本不渗透层、液体渗透层、定位在液体基本不渗透层和液体渗透层之间的吸收芯、以及横向流动测定装置，其集成在该制品中并定位以使得该装置与制品穿戴者所提供的尿液流体连通。吸收性制品的实例可以包括尿布、成人防尿失禁产品、或个人或女性卫生产品、或用于医疗或医院用途的吸收垫。 

可替代地，本发明描述了一种用于衣物（例如，内裤）或个人吸收性护理产品的插件，该插件包括测定设备，其具有：具有多孔基体的横向流动条，其与缓冲垫、芯吸垫、以及定位在所述缓冲垫和芯吸垫之间的流速控制区流体连通，所述流速控制区调节所述芯吸垫控制反馈区的可视信号显色和呈色直至所述缓冲垫的检测区的颜色转变到达颜色稳定所需的时间量。 

所述三维传感器或测定装置以及包含该传感器的相关吸收性制品的其他特征和优势将在下面详细说明书中描述。应该理解的是，前述一般性描述和后面的细节描述和实例仅是本发明的代表，并且旨在提供用于理解如权利要求所声称的本发明的概览。 

附图说明

图1是根据本发明的表示横向流动装置的四分之三示意图。 

图2是根据本发明的吸收性制品实施例的透视图。 

图3是多个脱水传感器和它们在接触具有不同比重的合成尿液样本时的各自颜色变化的示意表示。 

具体实施方式

本发明建立在先前一代的横向流动脱水测试装置的基础上，诸如美国专利申请No.11/956428所描述的，其内容通过引用结合于本发明。特别地，本发明提供了一种脱水传感器，其结合离子响应和带电的聚合表面活性剂。 

在另一方面，本发明部分描述了一种用于定量或半定量确定所提供的尿液测试样本的离子强度。该测定装置包括横向流动调节基底或装置，其包括限定缓冲区及检测或指示剂区的流动介质，所述缓冲区包括布置于其中的聚合电解质，所述指示剂区包括非扩散地固定于其中的pH指示剂，所述指示剂区与所述缓冲区隔离并与所述缓冲区流体连通，所述聚合电解质能够与尿液中的离子进行离子交换从而增加或减少尿液中的氢离子，pH指示剂能够产生对应于尿液中氢离子浓度变化的信号。聚合电解质能够包括部分中和的弱聚合酸或碱。所述测试样本与横向流动装置的流动介质接触以基于pH指示剂所产生的信号来确定尿液的离子强度。所述横向流动条具有多孔基体，其允许与缓冲垫、芯吸垫流体连通，并可以包括位于缓冲垫和芯吸垫之间的流速控制区。 

第一部分：具有离子响应和带电的聚合表面活性剂的缓冲墨 

本发明能够满足更好和更稳定脱水传感器的需求。根据本发明，脱水传感器由单个、集成的、多孔的基底（例如，纤维垫或滤纸片）组成，其具有如下涂层： 

1）缓冲组分，其由具有小于或等于约10^-2（pKa值≤10^-2；期望地≤10^-3）离解常数的部分中和的弱酸或弱碱形成，2）带电聚合表面活性剂，以及3）带电pH指示剂，其具有与聚合表面活性剂相反的电荷。所述缓冲组分、带电表面活性剂、以及指示剂都沉积在多孔基底的同一表面上。（带电的聚合表面活性剂能够采用与美国专利7,456,117B2、7,157,389B2、6,960,371B2、或6,828,014B2所描述的类似的材料，其内容通过引用合并 于本发明。）所述三种组分可以一起沉积在相同位置或沉积在多孔基底的不同位置上。所述涂层能够应用于整个基底表面上或应用于有限的、局部表面区域上。所述涂层能够采用传统的印刷工艺来施加。 

弱酸的pKa应该小于约10^-3，这允许尿液样本中的盐成分影响盐形式和酸形式之间的平衡。弱碱的pKa也应该小于约10^-3，这允许尿液样本中的盐成分影响质子化形式和碱形式之间的平衡。缓冲液中的弱酸或弱碱例如能够是弱聚合酸（例如，聚丙烯酸）、或弱聚合碱（例如，聚亚胺）。pH指示剂能够是颜料或着色剂（例如，溴百里酚蓝、硝嗪黄、中性红），其具体颜色变化基于pH。本发明的重要特征是结合了不寻常的一类聚合表面活性剂，其是带电的且响应溶液中的相关离子浓度。所述带电表面活性剂扮演了固定剂和可湿性增强剂的双重作用。表面活性剂可溶于水和低离子浓度的水溶液中，但不可溶于高离子浓度的水溶液中。表面活性剂在纯水和低离子浓度（即，<0.1%的重量百分比的盐）的水溶液中能够溶解大于或等于约1%重量（即，>1%的重量百分比）的量，但在高离子浓度（即，>0.1%的重量百分比的盐）的水溶液中不能够溶解（即，<1%的重量百分比）。该传感器利用该特性优势作为固定非扩散带电指示剂的方法，而同时，改善了基底的可湿性。普通的带电表面活性剂不能实现该特征，这是因为这些表面活性剂在大范围的离子浓度区间中是水溶性的。对于需要高浓度缓冲的脱水传感器而言，通过表面活性剂能够实现固定性和可湿性增强，这极大地简化了传感器的制造和使用。 

表面活性剂能够是阳离子的或阴离子的。例如，可以使用SSB-6：聚[丙烯酸-共-丙烯酸丁酯-共-2-乙基乙酯-共-2-丙烯酸胺基丙烷磺酸钠]，或OASIS“L7170”：聚[丙烯酸甲酯-共-[（2-丙烯酸氧基）乙烷基]三甲基氯化铵]。带电表面活性剂的量能够从约0.1%的重量百分比至约20%的重量百分比或22%的重量百分比，但通常是从约0.5%的重量百分比或约1%的重量百分比至约15%的重量百分比或约17%的重量百分比之间，更通常是从约1.5%的重量百分比或约3%的重量百分比至约10%的重量百分比或约12%的重量百分比之间，以及期望地从约2%的重量百分比或约4%的重量百分比至约7%的重量百分比或约8%的重量百分比之间。特定实施例例如能够具有约1-5%的重量百分比的范围。 

不像先前一代的基于横向流动的脱水传感器，根据本发明的横向流动脱水传感器构造以具有沉积在相同、单个多孔基底上的所有试剂，而无需 具有指示剂固定于其上的基底和具有缓冲液于其上的多孔基底之间的任何接口。该结构配置帮助促进了良好的样本流动和试剂混合。本发明的脱水传感器帮助使得能够省略诸如在其他脱水传感器所通常使用的指示剂垫和反馈区垫的使用。不使用带电薄膜来固定用于检测区和反馈区的指示剂，该新的传感器使用带电聚合表面活性剂来将相反电荷的指示剂固定在具有缓冲液成分的单个、集成的、多孔基底上。不像先前一代的脱水传感器需要使用多个接口，液体样本在完成测定试验前需要通过这些接口，本发明传感器不具有与流体流动接口的任何接口。因此，本发明的脱水传感器在许多测试的结果一致性方面呈现更好性能。 

另外地，先前传感器设计需要单独物理部件并且需要数个步骤来组装整个传感器装置，本发明传感器的制造能够简化并且能够通过两个一般步骤来制成。首先，提供具有多孔基体的基底，其浸透或沉积足够量的缓冲液成分至所述多孔基体上，并使得缓冲液涂层的基底干燥。然后，第二，将pH指示剂和带电的聚合表面活性剂溶液施加于干燥的缓冲液涂层基底。pH指示剂和带电的聚合表面活性剂能够一起同时地或单独连续地印制于或施加于基底。在共沉积时，具有pH指示剂的基底表面区域应该与具有施加带电聚合表面活性剂的至少部分区域重叠，反之亦然。此外，该装置减少的材料和复杂性使得它们更加廉价地制作，这是该传感器能够在许多消费者使用的吸收性产品中广泛实施的优势。 

多孔基体的实例包括纤维垫、滤纸、非织造材料以及玻璃纤维垫。一种定量或半定量确定尿液测试样本的离子强度的方法，该方法包括：提供横向流动测定装置，其具有限定缓冲区和检测或指示剂区的多孔介质。所述多孔基体不应该干扰缓冲液的缔合常数和离解常数。脱水测定装置具有测试垫（区），其非扩散地固定有pH指示剂。pH指示剂期望地呈现中性pH周围的颜色过渡，或处于从约5.5至约10.5的pH。pH指示剂的实例包括溴百里酚蓝、百里酚蓝、间甲酚紫、亮黄和中性红。所述基体优选地是多孔的且尿液（水性）友好的以允许尿液的快速渗透。 

缓冲区包括布置于其中的聚合电解质，检测区具有非扩散地固定于其中的缓冲组分，其包括pKa≤10^-2的弱聚合酸和弱聚合碱，以及一类响应样本溶液中的相关离子浓度的带电的聚合表面活性剂，以及具有与带电聚合表面活性剂相反的电荷的带电pH指示剂。所述缓冲可以由部分中和的弱聚合酸或碱组成。弱聚合酸或碱的实例可以包括聚(丙烯酸)、聚(马来酸)、 聚(乙烯基胺)、以及聚(4-乙烯基吡啶)。该缓冲液可以由非聚合的弱酸组成，诸如2-（N-吗啉代）-乙磺酸和双-（氨乙酸）-乙二醇醚N,N,N',N'-四乙酸。 

脱水传感器能够由几个简单方法制成。制作试纸脱水传感器的一个实例包括：施加部分中和的弱酸或碱（例如，聚合碱）的缓冲液沉积在多孔基底上，诸如一片纤维垫或一片滤纸，以及然后干燥该多孔基底。通常，缓冲液是水溶液。指示剂溶液，其包含一种或多种离子响应的带电聚合表面活性剂和一种或多种pH指示剂，一起沉积在多孔基底上并干燥以制成最终的试纸传感器。指示剂溶液能够是含水、挥发性有机溶剂或者包含二者的溶液。带电聚合表面活性剂的量在重量上至少是带电pH指示剂的两倍。可替代地，制造试纸脱水传感器的另一实例包括：提供包含部分中和的弱酸或碱以及一种或多种离子响应的带电聚合表面活性剂的缓冲液，以及将该缓冲液沉积在集成的、单个的、多孔基底上，并且干燥该多孔基底。含有一种或多种pH指示剂的指示剂溶液沉积在多孔基底上并且干燥以制造最终试纸传感器。指示剂溶液能够是含水、挥发性有机溶剂或者二者均包含的溶液。 

一些方法能够用来制成根据本发明的横向流动形式的脱水传感器。根据本发明的实施例，例如一种方式先提供诸如纤维垫或滤纸的多孔基底条，以及将该基底浸在包含部分中和的弱酸或碱以及一种或多种离子响应的带电聚合表面活性剂的溶液中，并且干燥。然后，含有用于检测区的一种或多种带电pH指示剂和/或用于反馈区的指示剂的指示剂溶液同时或单独条纹状地划在多孔基底的不同位置上，以及然后干燥多孔条以制成横向流动脱水传感器。然后，该传感器还可以密封在检测区和反馈区内以最小化样本的挥发。 

本发明有助于将指示剂分子牢固地粘合至基底表面，并阻止它们从传感器上涉及的测试或观察部位浸出。根据实施例，该传感器能够利用试纸形式，但不像传统的用于脱水检测的试纸，该传感器上的指示剂将不从基底浸出。 

根据另一实例，部分中和弱酸或碱的缓冲液首先沉积在多孔基底上，然后干燥多孔基底。含有离子响应的带电聚合表面活性剂的固定液随后沉积在多孔基底上，并且再次干燥该基底。最后，在多孔基底上沉积带电pH指示剂的指示剂溶液，以及干燥该基底。该基底折叠并且切割为合适大小 的条以制成最终试纸传感器。 

在其他实施例中，不像传统的试纸仅具有检测区，本发明的试纸脱水传感器能够构造以具有检测区和反馈区。在单个基底上一起具有这两个区域的优势在于使得使用者清楚该装置是否已经合适运作以及装置上的传感器是否合适地显色，或传输是否已经施加足够量的尿液样本致该装置。检测区的pH指示剂呈现不同的颜色或颜色强度以响应分析样本的离子强度。反馈区的指示剂将在样本一旦接触传感器后表现颜色变化而不管离子强度。离子响应的带电聚合表面活性剂的该简单持久的固定使得这成为可能。 

在制造该传感器时，例如，能够将部分中和的弱酸或碱的缓冲液沉积在多孔基底上，以及干燥该多孔基底。然后，含有离子响应的带电聚合表面活性剂的固定液沉积在多孔基底上，并且干燥该基底。带电pH指示剂的pH指示剂溶液然后沉积在多孔基底的第一预定位置用于检测区，以及另一带电指示剂溶液沉积在多孔基底的第二预定位置来制成反馈区。所述两个预定位置是彼此隔离的、区别的和/或远离的。在制成最终传感器之前允许干燥该基底。 

第二部分：脱水监测横向流动形式 

传统的尿液测定装置，诸如试纸或测试条，通过将试纸浸入尿液样本中并迅速抽出，然后读出能够与比色刻度尺相比拟的最终颜色。通常这些测试条具有很短的阅读窗，通常约或少于两分钟，并且不具有任何用户反馈机制。不像先前开发的横向流动水合测试形式，根据美国专利申请No.11/956428的水合监测和测定装置具有至少约2小时的更长持续时间的阅读窗口，通常具有约4-6小时或更长，其具有稳定颜色信号和用户反馈区以指示与测试区接触的样本容积和样本。颜色信号的长阅读窗口和长期稳定性和用户反馈机制是对于非处方（OTC）测试形式来说的重要特征，特别地，是对于其中持续监测是不实际的个人护理产品的测试来说的重要特征。 

当前没有外部脱水感测技术能够用来提供对于消费者使用的吸收性制品的可行方案。先前一代的基于横向流动形式的脱水传感器能够通过提供稳定信号和反馈机制集成在吸收性制品中。虽然那种类型的传感器是相对廉价制造的（每个装置少于5美分），并且可行地置于吸收性产品中以 作为必须基底上的插件，该成本对于每一种类型的消费者个人护理吸收性制品的一般用途来说仍然是太高。为了缩减传感器的成本，需要制作更简单和更廉价的脱水传感器。能够通过新的固定和润湿技术来实现该传感器。 

本发明提供了一种改进的用于监测尿比重的横向流动测定装置和形式。本发明基于诸如美国专利申请No.2009/0157024所描述的现有水合传感器的基础上并超出其发展，其全部内容通过引用合并于本发明。 

利用尿比重(USG)来表示人类对象存在脱水或脱水程度是公知的。由于尿比重与尿液的离子强度相关，尿液离子强度的测量可用于在筛选存在脱水或脱水严重程度的装置中估计比重。 

在那一点上，本发明总体上旨在提供一种能够确定尿液离子强度的横向流动的检验装置。该装置可包括聚电解质被置于其中的缓冲区和pH值指示剂被非扩散性地固定于其中的指示剂区。 

对pH值指示剂的非扩散性地固定可大大延长离子强度信号保持稳定的时间段。此外，某些试剂在物理上的分开可减小任何样品随时间的损失或扩散对于pH值指示剂周围的pH值波动的影响。 

在某些实施例中，包装材料可至少覆盖缓冲区的一部分和指示剂区的一部分，从而防止这些被覆盖部分暴露于外界环境。包装材料可使样品的蒸发最小化，还可限制试剂暴露于测试装置的使用者。此外，在某些实施例中，还可有控制区，从而向使用者提供该测试已经被正确地实施的指示。 

本发明描述的装置提供一种简单的、用户友好的、经济有效的用于通过尿液快速测量水合状态的方法。另外，本发明描述的该装置可被整合到诸如尿布和失禁垫的吸收性物品中以协助确定USG。 

参考图1，现将更详细地描述根据本发明形成的横向流动装置20的一个实施例。如图所示，该装置20含有可选择地由硬质支撑材料21支撑的层析介质23。总体而言，该层析介质23可由能够通过尿液的各种材料中的任何一种制造。例如，该层析介质23可以是由合成或天然产生的材料制造的多孔膜，这些材料诸如多聚糖(例如，诸如纸的纤维素材料，和纤维素衍生物，如醋酸纤维和硝化纤维)；聚醚砜；聚乙烯；尼龙；聚偏氟乙烯(PVDF)；聚酯；聚丙烯；二氧化硅；无机材料，诸如去活氧化铝、硅藻土、MgSO₄或其他均匀分散于多孔聚合物基体中的无机极细材料，聚合物为如氯乙烯、氯乙烯-丙烯共聚物和氯乙烯-醋酸乙烯共聚物；天然产生的织物 (例如棉花)和合成的(例如尼龙或人造纤维)织物；多孔凝胶，如硅胶、琼脂糖、葡聚糖和明胶；聚合物膜，如聚丙烯酰胺等等。在一个特定实施例中，该层析介质23由Pall公司生产的Biodyne.RTM.Plus膜形成。 

如本领域技术人员所易于理解的，该层析介质23的大小和形状通常可以变化。例如，多孔膜条的长度可为约10毫米至约100毫米，在某些实施例中为约20毫米至约80毫米，以及在某些实施例中为约40毫米至约60毫米。该膜条的宽度范围可为约0.5毫米至约20毫米，在某些实施例中为约1毫米至约15毫米，以及在某些实施例中为约2毫米至约10毫米。该膜条的厚度可小于约500微米，在某些实施例中为小于约250微米，以及在某些实施例中为小于约150微米。 

如上所述，该支撑材料21承载该层析介质23。例如，如图1所示，可将该支撑材料21置于紧邻该层析介质23的位置，或者在该层析介质23和该支撑材料21之间可放置一个或多个中间层。无论如何，该支撑材料21通常可由任何能够承载该层析介质23的材料制成。同样，人们通常期望该支撑材料21是液体不可渗透的，从而流经层析介质23的流体不会渗漏透过支撑材料21。该支撑材料的合适材料的实例包括，但不限于，玻璃；聚合材料，如聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯(例如Mylar.RTM.薄膜)、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、环氧化物、甲基丙烯酸酯和聚三聚氰胺等等。为给层析介质23提供足够的结构背衬(structural backing)，支撑材料21通常选择为具有某个最小厚度。因此，例如，该支撑材料21的厚度可为约100微米至约5000微米，在某些实施例中为约150微米至约2000微米，以及在某些实施例中为约250微米至约1000微米。例如，一个厚度为约125微米的合适膜条可从马萨诸塞州贝德福德市Millipore Corp.获得名为“SHF180UB25”的产品。 

正如本领域所熟知的，可将该层析介质23浇制在该支撑材料21上，其中可将该叠层制品冲切为所需的大小和形状。或者，可通过例如粘合剂将该层析介质23简单地层压到支撑材料21上。在某些实施例中，硝化纤维或尼龙多孔膜被粘附到Mylar.RTM.薄膜上。使用粘合剂如压敏粘合剂将多孔膜粘附到Mylar.RTM.薄膜。这种类型的叠层结构相信能从马萨诸塞州贝德福德市Millipore Corp.商业可得。授予Durley,III等人的美国专利No.5,075,077中描述了合适的层叠装置结构的其他实施例，出于各种目的，该专利以全文引用的方式并入到本发明中。 

为了开始测量尿液的离子强度，使用者可直接将试样施加到该层析介质23的一部分上，尿液可通过层析介质沿图1中箭头“L”所示方向行进。或者，首先可将该试样施加到与层析介质23流体连通的样品施加区24。如图1所示，该样品施加区24可在层析介质23上形成。可替代地，该样品施加区24可由单独的材料(如垫)形成。可用于形成这种垫的一些合适的材料包括，但不限于，硝化纤维、纤维素、多孔聚乙烯垫和玻璃纤维滤纸。如果需要，该样品施加区24也可包含一种或多种扩散地或非扩散地与其附着的预处理试剂。 

在图示实施例中，试样从样品施加区24行进到与样品施加区24连通的缓冲区22。如图1所示，缓冲区22可形成在介质23上。或者，缓冲区22由单独的材料或垫形成。这种缓冲垫可由能够通过试样的任何材料形成，诸如玻璃纤维或这里已经描述的其他这样的材料。也应当理解，样品施加区24可被定义为缓冲区22的一部分。 

为便于按照上述方式测量尿液的离子强度，具有某一pH值的聚电解质被置于该缓冲区22。在一些实施例中，施加该试样前，该聚电解质可被扩散性地固定于该装置20的缓冲区22中。该聚电解质可被置于该样品施加区24的下游。以这种方式，施加时尿样能够与该聚电解质混合。或者，该聚电解质可被置于样品施加区24的上游。例如，可用稀释液致使该聚电解质和试样之间的混合。以这种方式，施加时尿样能够与该聚电解质混合。 

如上所述，存在于尿液中的离子致使与聚电解质的离子交换，从而增加或减少尿液中的氢离子。在这一点上，合适的聚电解质可包括聚合酸或聚合碱，尤其是弱聚合酸和弱聚合碱。弱聚合酸或弱聚合碱随其所处环境的离子强度变化而改变其表观缔合/离解常数。例如，当阳离子浓度增加时，羧酸类弱酸的离解常数增加以释放更多质子从而增加溶液的酸性。 

对于该装置的测量灵敏度和颜色变化阈值，缓冲剂成分的选择很重要。在一些实施例中，该缓冲剂系统优选为部分中和的弱聚合酸或部分中和的弱聚合碱。关于这点，所用酸或碱的表观缔合常数或离解常数应该对离子强度足够敏感。许多合适的弱聚合酸和碱均可被本发明使用。例如，有用的弱聚合酸可包括聚丙烯酸、聚(马来酸)、马来酸乙烯基甲基醚共聚物、聚(甲基丙烯酸)、苯乙烯-马来酸共聚物和马来酸酐/甲基乙烯基醚共聚物。有用的弱聚合碱可包括聚(乙烯胺)和聚(-4-乙烯基吡啶)。然而，应该 理解，任何合适的聚电解质均在本发明的考虑之列。 

在一些实施例中，聚合酸或碱可被中和至少50％以制备敏感有效的缓冲剂。通常可将该缓冲剂最初的pH值调节至某个范围，从而可将比重的颜色变化阈值定制到某个程度。例如，当该初始缓冲剂的pH值较高且使用了部分中和的弱聚合酸时，尿比重的阈值检测也略高些。但是，这些调整会受到所用酸或碱的固有缔合/离解常数的限制。通过使用不同的缓冲剂成分也可以调节颜色转变阈值。例如，当两种缓冲剂的最初pH值都是7.95时，对于聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯-共-马来酸)显著的颜色变化出现在USG1.020左右，而对于聚(丙烯酸)，颜色转变点为1.010左右。 

再次参考图1，该横向流动装置20包括pH值指示剂被非扩散性地固定于其中的指示剂区31。该指示剂区31与该缓冲区22分开、但与缓冲区22邻近并流体连通。或者，该指示剂区31可由诸如垫的单独材料形成。可用于形成这种样品垫的一些合适材料包括，但不限于，硝化纤维、纤维素、多孔聚乙烯垫和玻璃纤维滤纸。在这一点上，该指示剂区31还与该缓冲区22彼此邻近并流体连通。 

可将该pH值指示剂直接应用于层析介质23或在应用前先将该pH值指示剂制备成溶液。可利用各种溶剂来制备该溶液，如，但不限于，乙腈、二甲基亚砜(DMSO)、乙醇、二甲基甲酰胺(DMF)和其他极性有机溶剂。该溶液中pH值指示剂的量的范围可为每毫升溶剂含约0.001毫克至约100毫克，而在一些实施例中，为每毫升溶剂含约0.1毫克至约10毫克。在一个特定实施例中，该指示剂区31由层析介质23限定且使用熟知的技术于其上涂一层溶液后干燥而形成。可对该pH值指示剂浓度进行选择性地控制以提供所需的检测灵敏度水平。 

人们期望以某一方式使用pH值指示剂，以使其基本上不会扩散通过该层析介质23的基体(即，非扩散性地被固定)。这使得使用者很容易察觉出pH值指示剂与尿液反应所导致的颜色变化并且也防止该pH值指示剂从该指示剂区31渗出。该固定可通过很多方法实现，如化学键键合、物理性吸收或使用载体如聚合物或颗粒物。在一个优选实施例中，高电荷多孔材料能够有效地固定带相反电荷的指示剂。在这点上，可用的带电荷多孔基底可包括尼龙膜（如Pall公司生产的Biodyne.RTM.Plus）。多孔非织造材料如用Kymene.RTM.处理的纸巾，也已被发现为固定带负电荷指示剂的合适的带电荷材料。 

在本发明的某些实施例中，横向流动装置的层析介质上形成了含有pH值指示剂的交联网络。撇开理论的束缚，据信交联网络可有助于持久地固定住该pH值指示剂，从而允许使用者更容易察觉使用期间其颜色的变化。该交联网络可包含“内部交联”(即，单个分子的官能团之间的共价键结合)和/或“互相交联”(即，不同分子之间的共价键结合，例如，两个pH值指示剂分子之间或pH值指示剂分子与该基底表面之间)。交联可通过该指示剂自我交联和/或通过引入单独的交联剂来实现。合适的交联剂，例如，可包括聚缩水甘油醚，如乙二醇二缩水甘油醚和聚乙二醇二缩水甘油醚；丙烯酰胺；含有一个或多个可水解基团的化合物，如烷氧基基团(例如，甲氧基、乙氧基和丙氧基)；烷氧基烷氧基基团(例如，甲氧基乙氧基、乙氧基乙氧基和甲氧基丙氧基)；酰氧基基团(例如，乙酰氧基和辛酰氧基)；酮肟基团(例如，二甲基酮肟基、甲基酮肟基和甲基乙基酮肟基)；链烯氧基基团(例如，乙烯氧基、异丙烯氧基和1-乙烷基-2-甲基乙烯氧基)；氨基(例如，二甲胺基、二乙胺基和丁基胺基)；氨氧基(例如，二甲基氨氧基和二乙基氨氧基)；以及氨基化合物基团(例如，N-甲基乙酰胺和N-乙基乙酰胺)。 

本发明可使用多种不同交联机制中的任何一种，如热引发(例如，缩合反应、加成反应等)、电磁辐射等。可用于本发明的电磁辐射实例包括，但不限于，电子束辐射、天然或人工的放射性同位素(例如，α、β和γ射线)、X-射线、中子束、正电荷束、激光束、紫外线等。电子束辐射，例如，包括通过电子束装置产生的加速电子产物。电子束装置通常为本领域所熟知。例如，在一个实施例中，可用的电子束装置为马萨诸塞州沃本市Energy Sciences，Inc.公司名为Microbeam LV的产品。其他合适的电子束装置被描述于Livesay的美国专利No.5,003,178、Avnery的No.5,962,995和Avnery等的No.6,407,492中，出于各种目的，以上专利文献都以全文引用的方式并入本文中。该辐射的波长λ可因电磁辐射谱中的不同辐射类型而变化，如波长为约10^-14米至约10^-5米。电子束辐射，例如，波长λ为约10^-13米至约10^-9米。除了选择特定的电磁辐射波长λ，其他参数也需选定以控制交联的程度。例如，其剂量范围可为约0.1兆拉德至约10兆拉德(Mrad)，在一些实施例中为约1兆拉德至约5兆拉德。 

该电磁辐射源可为本领域技术人员已知的任何辐射源。例如，可使用D灯泡的准分子灯和水银灯。其他能在很窄发射峰处发出射线的特殊掺杂灯可以与具有相当的最大吸收值的光敏引发剂一起使用。例如，来自 FusionSystem公司的V灯泡是另一种合适的可用灯。此外，具有特定发射频带的特殊灯是可制作的，用于与一种或多种特定的光敏引发剂一起使用。 

在一些实施例中，可使用增强所选交联技术的性能的引发剂。例如，在一些实施例中，可使用热引发剂，如偶氮、过氧化物、过硫酸盐和氧化还原引发剂。合适热引发剂的代表性实例包括偶氮引发剂，如偶氮二异庚腈、2,2'-偶氮二(异丁腈)、偶氮二异戊腈、1-环己基甲腈、异丁酸甲酯、2，2-偶氮二异丁基脒二盐酸盐和2，2-偶氮双(4-甲氧基-2，4-二甲基戊腈)；过氧化物引发剂，如过氧化苯甲酰、过氧化乙酰、过氧化月桂酰、过氧化癸酰、双十六烷基过氧化二碳酸酯、双(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、双(2-乙基己基)过氧化二碳酸酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯和过氧化二异丙苯；过硫酸盐引发剂，如过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵；氧化还原引发剂，如结合上述过硫酸盐引发剂和还原剂如焦亚硫酸纳和亚硫酸氢钠，基于有机过氧化物和叔胺的系统，以及基于有机过氧化氢和过渡金属的系统；其他引发剂，如呐醇；等等(及其混合物)。通常优选偶氮化合物和过氧化物。同样可以使用光敏引发剂，如取代苯乙酮，如苄基二甲基缩酮和1-羟基环己基苯基甲酮；取代α-乙酮醇，如2-甲基-2-羟基苯丙酮；安息香醚，如安息香甲醚和安息香异丙醚；取代安息香醚，如茴香偶姻甲基醚；芳香磺酰氯；光活性肟；等等(及其混合物)。其他合适的光敏引发剂被描述于Nohr等的美国专利No.6,486,227和MacDonald等的No.6,780,896，这两篇专利文献都以引用的方式并入本文中。 

尽管并不被要求，但附加的成分也可应用于该交联网络中以促进该pH值指示剂的稳固性。例如，可使用固定化合物以使pH值指示剂与层析介质的表面联接，且进一步增进pH值指示剂在该横向流动装置的耐久性。典型地，该固定化合物的尺寸大于pH值指示剂的尺寸，这增加了使用中其保留在层析介质表面的可能性。例如，该固定化合物可包括大分子化合物，如聚合物、低聚物、树状聚合物、颗粒物等。聚合物固定化合物可以为天然的、合成的，或其组合。天然的聚合物固定化合物的实例包括，例如，多肽、蛋白质、DNA/RNA和多聚糖(例如，葡萄糖基聚合物)。合成的聚合物固定化合物的实例包括，例如，聚丙烯酸和聚乙烯醇。多糖固定化合物的一个特定实例为活化的葡聚糖。在一些实施例中，该固定化合物可为颗粒物(有时被称为“珠”或“微珠”)。可使用天然产生的颗粒物， 如细胞核、支原体、质粒、质体、哺乳动物细胞(例如，红细胞影)、单细胞微生物(例如，细菌)、多糖(例如，琼脂糖)等。进一步地，也可使用合成的颗粒物。例如，在一个实施例中，使用了胶乳微粒。尽管可使用任何合成的颗粒，但是典型地该颗粒的制造材料为聚苯乙烯、丁二烯-苯乙烯、苯丙-乙烯三元共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-马来酸共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡啶、聚二乙烯基苯、聚对苯二甲酸丁二酯、丙烯腈、氯乙烯-丙烯酸酯等，或乙醛、羧基、氨基、羟基或酰肼的其衍生物。使用时，该颗粒物的形状通常可以不同。在一个特定实施例中，例如，该颗粒物为圆球形。然而，应该理解，其他形状也可以考虑，如片状、杆状、圆盘状、条状、管状、不规则形状等。此外，该颗粒物的尺寸也可不同。例如，该颗粒物平均尺寸(例如，直径)范围可为可以从约0.1纳米至约1,000微米，在一些实施例中，从约0.1纳米至约100微米，而在一些实施例中为约1纳米至约10微米。 

该固定化合物用于联接该pH值指示剂和该层析介质的方式也可不同。在一个实施例中，例如，先将该固定化合物接附到pH值指示剂，然后将此二者应用于该层析介质。在其他实施例中，该固定化合物可先与该层析介质联接，然后应用于该pH值指示剂。进一步在其他实施例中，该材料可作为单独成分应用于该层析介质，且可在原位发生吸附反应，同时可选择地作为该网络的交联。例如，该pH值指示剂可与该固定化合物结合，该固定化合物可与该层析介质结合，且同时固定化合物之间、pH值指示剂之间和固定化合物与pH值指示剂之间可发生交联反应。在一个这样的实施例中，这样形成的交联网络可被物理性地保留在该层析介质的多孔膜上，而无需在多孔膜和该系统的其他成分之间进行结合。特别地，部分该交联网络可在多孔膜的孔内和孔间延伸，可被物理性地限制于该膜上，甚至在该膜和该交联网络的成分之间无需形成特别的结合。 

在该系统成分之间形成了结合的情况下，该固定化合物吸附到层析介质和该固定化合物吸附到该指示剂可使用羧基、氨基、醛基、溴乙酰基、碘乙酰基、硫醇基、环氧基或其他反应官能团，以及剩余自由基和自由基正离子，通过其可实现结合反应且可按照任何合适的方法，例如，热处理、光引发处理、催化反应等完成。例如，层析介质可通过与胺类化合物如3-氨丙基三乙氧基硅烷接触而胺功能化，从而增强该表面的胺功能并使该固定化合物通过例如该固定化合物的醛功能与该表面结合。表面官能团也可 作为反应功能合并到颗粒型固定化合物，例如当该颗粒表面含有相对高表面浓度的极性基团。在某些情况下，该颗粒无需进一步改变就能够结合到层析介质和/或pH值指示剂。 

应该理解，除共价键结合以外，其他附着技术如电荷-电荷相互作用也可用于将该固定化合物附着到该层析介质和/或用于将该pH值指示剂附着到该固定化合物。例如，通过二者之间的电荷间相互作用，充电的固定化合物（如带正电荷的聚电解质固定化合物）可被固定于带负电荷的层析介质（如带负电荷的多孔硝化纤维膜）。类似地，带负电荷的指示剂如重盐离子可被固定于带正电荷的固定化合物。 

pH值指示剂的选择非常重要，该pH值指示剂必须对因尿液离子强度引起的缓冲剂pH值的微小变化敏感。由于正常尿液的pH值大致为中性，该指示剂优选在中性pH值7左右有明显的颜色转变。 

例如，在一些实施例中，酞色原体为一类合适的pH值敏感色原体，其可被用于本发明的组合中。例如酚红(即苯酚磺酞)，在pH值范围6.6-8.0呈现出颜色由黄色变为红色的变化。在pH值约8.1以上，酚红变为亮粉红色(梅红色)。酚红的衍生物也可适合用于本发明，如被氯、溴、甲基、羧酸钠、羧酸、羟基和胺官能团取代的衍生物。示例性被取代的酚红化合物包括，例如，甲酚红紫(间甲酚磺酞)、甲酚红(邻甲酚磺酞)、邻苯二酚紫(儿茶酚磺酞)、氯酚红(3，3-二氯苯酚磺酞)、二甲苯酚蓝(对二甲苯磺酞的钠盐)、二甲苯酚橙、媒介蓝3(C.I.43820)、3，4，5，6-四溴酚磺酞、溴二甲苯酚蓝(3′，3″，5′，5″-四溴酚磺酞)、溴氯酚蓝(二溴-5′，5″-二氯苯酚磺酞的钠盐)、溴甲酚紫(5′，5″-二溴邻甲酚磺酞)、溴甲酚紫(3′，3″，5′，5″-四溴邻甲酚磺酞)等。还有其他合适的酞色原体为本领域技术人员所熟知，且可包括溴百里酚蓝、百里酚蓝、溴甲酚紫、百里酚酞和酚酞(通用指示剂的普通成分)。例如，溴百里酚蓝在pH值范围6.0-7.6呈现出颜色由黄色变为蓝色的变化；百里酚酞在pH值范围9.4-10.6呈现出颜色由无色变为蓝色的变化；酚酞在pH值范围8.2-10.0呈现出颜色由无色变为粉红色的变化；百里酚蓝在pH值范围1.2-2.8呈现出颜色由红色变为黄色的第一变化，而在pH值范围8.0-9.6呈现出颜色由黄色变为pH的第二变化；溴酚蓝在pH值范围3.0-4.6呈现出颜色由黄色变为紫色的变化；溴甲酚绿在pH值范围3.8-5.4呈现出颜色由黄色变为蓝色的变化；以及溴甲酚紫在pH值范围5.2-6.8呈现出颜色由黄色变为紫色的变化。 

还能够结合调节缓冲垫和芯吸垫之间样本流速的流速控制区。流速控制区能够调节样本与缓冲垫的检测区完全接触的时间周期，以及允许测定反应在芯吸垫的控制反馈区的可视信号的显色和呈色达到稳定信号。该检测区能够使用pH指示剂，其呈现响应于不同pH水平的颜色变化。样本观察-反馈区具有非扩散地固定的pH指示剂和pH调节剂。pH指示剂在接触尿液样本后呈现颜色过渡。流速控制区具有孔隙梯度，其差别相对于毗邻的缓冲垫或芯吸垫。流速控制区能够由各种材料加工，诸如硝化纤维膜、玻璃纤维垫、尼龙膜、纤维垫、滤纸、非织造材料、或聚合膜。 

在一些实施例中，该固定pH值指示剂的最初颜色可很容易通过将该指示剂与pH值调节剂一起固定来调节，该pH值调节剂可为酸、缓冲剂、碱或某些其组合。该最初颜色对于提供尽可能大的明显颜色对比很重要。例如，当溴百里酚蓝被用作指示剂时，碱性条件使指示剂区呈现鲜绿色，其清晰地区别于在微酸性条件下的黄色。 

另一个可用于该横向流动装置20以提高检测精确度的区为控制区32。该控制区32向使用者发出测试正确进行的信号。在指示剂区下游该装置设置了颜色形成控制。在一些实施例中，控制指示剂与pH值调节剂一起被固定于控制区，以产生一个位于尿样典型pH值范围之外的初始pH值。在一些实施例中，该pH值范围可包括pH＜5.5或pH＞9.5。该控制指示剂产生一个初始pH值以下的初始颜色。一旦该尿样流过该指示剂区并移动到该控制区内，控制区的pH值改变进而致使该控制指示剂的颜色变化，从而发出信号表明足够的尿样已经流过该指示剂区进入到控制区以及该测试已经正确实施。 

可用于该控制区32的合适控制指示剂包括本文前面描述过的pH值指示剂。此外，其他合适的pH值调节剂可包括磺酸(例如，2-[N-吗啉代]乙磺酸)(MES)、羧酸和聚合酸。合适的羧酸的具体实例为柠檬酸、乙醇酸、乳酸、乙酸、马来酸、没食子酸、苹果酸、琥珀酸、戊二酸、苯甲酸、丙二酸、水杨酸、葡糖酸及其混合物。合适的聚合酸的具体实例包括直链聚（丙烯酸）酸和其共聚物(例如，马来酸-丙烯酸、磺酸-丙烯酸和苯乙烯-丙烯酸共聚物)、分子量小于约250000的交联聚丙烯酸、聚（甲基膦酸）和天然产生的聚合酸，如角叉菜酸、羧甲基纤维素和褐藻酸。再次，pH值调节剂产生一个位于尿样典型pH值范围之外的初始pH值(＜5.5或＞9.5)，从而该控制指示剂产生一个信号。 

根据所实施测试的性质，该控制区32的位置可以不同。在图示的实施例中，例如，控制区32由层析介质23限定，且位于指示剂区31的下游。或者，控制区32可由单独的材料形成，如本文描述的与该缓冲区和该指示剂区相关的垫。 

无论选择何种特定控制技术，将足够量的尿液应用于该装置20将使得在控制区32产生信号，而与USG无关。该控制区所提供的益处为，在无需仔细测量或计算的情况下，使用者被告知已添加足够的尿样。这使得在无需从外部控制反应时间、测试样品量等因素的情况下能够使用该横向流动装置20。 

指示剂区31和控制区32通常可提供任何数量的不同检测区，以便使用者能更好地确定尿液的离子强度。每个区可包含相同或不同的材料。例如，该区可包括两个或更多个不同的区(例如，线条、点等)。该区可以线条的形式按照基本上垂直于测试样品流经该装置20的方向布置。同样地，在一些实施例中，该区可以线条的形式按照基本上平行于测试样品流经该装置20的方向布置。 

此外，本文描述的装置的一个或多个区的一些部分可被包装材料28覆盖，该材料限制这些区以不暴露于外部环境。例如，尿样如果被置于空气或其他环境中时间太长就会蒸发。最终所得到的尿液浓度会更高从而导致测试结果不准确。因此，本发明人找到了减轻这一问题的技术，即通过覆盖这些区从而限制其在外部环境中的暴露。例如，参考图1，覆盖这些区的包装材料28可限定一个开口30，从而在尿液进入该装置时允许空气从该装置中排出，即由尿液置换出空气。正如本领域中已知的，该开口30可有足够的大小和尺度范围，从而允许足够量的空气排出该装置。在一些实施例中，条带可用作该包装材料。该包装材料也可用于将该装置保持在一起。此外，该包装材料可防止试剂渗漏出该装置或接触到使用者。 

在一些实施例中，根据本发明制造的装置能够将信号强度维持至少约2小时，更特别地为至少约4小时，更特别地为至少约6小时，更特别地为至少约8小时。 

现在将更详细地描述使用图1装置20检测尿液离子强度的方法的一个实施例。最初测试尿样被施加到样品施加区24并沿着“L”方向行进到缓冲区22。在该缓冲区22，存在于尿样中的离子致使与聚电解质发生离子交换，从而增加或减少尿液中的氢离子浓度。当该混合物流过该装置20 时，尿液和氢离子流向指示剂区31，在那儿氢离子浓度的变化由pH值指示剂来检测。因此，该指示剂区31的颜色或颜色亮度能通过目视或用仪器来确定。如果需要，该指示剂区31的颜色亮度可被测量以定量或半定量地确定尿液的离子强度，并进而确定USG。 

本发明提供一种相对简单、小型和经济有效的用于准确地检测USG的装置。该测试的结果是可视的，从而检测操作人员可以很容易地以即时快捷的方式且在处在有益于获得高度可靠和良好一致性的测试结果的测试条件下观察到该测试结果。 

第三部分：吸收性制品 

根据本发明，本文描述的一个或多个装置还可被集成到吸收性物品中。“吸收性物品”通常指任何可吸收水或其他流体的物品。一些吸收性物品的实例包括，但不限于，个人生活护理吸收性物品，如尿布、训练裤、吸收性内裤、失禁用品、女性卫生用品(例如卫生巾)、泳衣、婴儿湿巾等；医用吸收性物品，如医用服、开窗手术材料、下面区域(underzones)、床区域(bedzones)、绷带、吸收性披盖和医用湿巾；食品服务巾；服装物品；等等。制造这些吸收性物品的合适材料和方法为本领域技术人员所熟知。典型地，吸收性物品包括液体基本上不可渗透层(例如外层)、液体渗透层(例如体侧内衬、涌流层等)和吸收芯。 

现在将对可根据本发明制造的吸收性物品的各种实施例作更详细的描述。仅为了说明的目的，图2示出了一个吸收性物品尿布101。在该图示的实施例中，该尿布101以解开的结构图示出其为沙漏形状。但是，当然也可以采用其他形状，如通常的长方形、T形或I形。如图所示，尿布101包括由各组件构成的底片，其包括外覆层117、体侧内衬105、吸收芯103和涌流层107。但是，应该理解，本发明的示例性实施例中也可使用其他层。同样地，在本发明某些示例性实施例中，图2提到的一个或多个层也可被去除。 

体侧内衬105通常用于协助将穿戴者的皮肤与吸收芯103所容纳的液体隔开。例如，体侧内衬105朝向身体的表面具有典型的柔顺感，且对穿戴者的皮肤无刺激性。典型地，体侧内衬105的亲水性比吸收芯103的亲水性小，从而其表面对于穿戴者来说能保持相对干燥。如上所述，体侧内衬105为液体可渗透的以允许液体很容易地渗透穿过其厚度。包含非织造 纤维网的体侧内衬的结构示例被描述于美国专利Proxmire等人的No.5,192,606、Collier IV等人的No.5,702,377、Stokes等人的No.5,931,823、Paul等人的No.6,060,638和Varona的No.6,150,002，以及美国专利申请公开Jameson的No.2004/0102750、Morman等人的No.2005/0054255和Baldwin等人的2005/0059941，以上专利文献都以全文引用的方式并入本文中以用于各种目的。 

尿布101也可包括涌流层107，其有助于减缓和分散可被快速引入吸收芯103内的液体涌流或潮涌。所期望的是，涌流层107迅速接受并暂时容纳液体，然后再将其释放到吸收芯103内的存储或保存部分中。在图示的实施例中，例如，涌流层107被置于体侧内衬105的内向表面116和吸收芯103之间。或者，涌流层107可被置于体侧内衬105的朝外表面118上。涌流层107典型地由液体高渗透性材料构成。合适的涌流层示例描述于Ellis等的美国专利No.5,486,166和No.5,490,846中，这两篇专利文献都以全文引用的方式并入本文中以用于各种目的。 

外覆层117典型地由液体基本上不可渗透材料制成。例如，外覆层117可由薄塑料膜或其他柔性的液体不可渗透材料制成。在一个实施例中，外覆层117由厚度为约0.01毫米至约0.05毫米的聚乙烯膜形成。该膜为液体不可渗透膜，但气体和水蒸气可透过(即“可呼吸”)。这允许水蒸气从吸收芯103中逸出，但仍可阻止液体分泌物透过外覆层117流出。如果期望获得更像布的感觉，外覆层117可由层压为非织造纤维网的聚烯烃膜形成。例如，延展变薄的聚丙烯薄膜可经热层压为聚丙烯纤维的纺粘网。 

除上述组件外，尿布101也可包含本领域已知的各种其他组件。例如，尿布101也可包含基本上亲水的织物包裹片(未图示)，其有助于维持吸收芯103纤维结构的完整性。该织物包裹片典型地被置于吸收芯103周围遍及至少其两个主要朝向的表面上，并由吸收性纤维材料构成，如皱纹包装纸或高湿强度织物。该织物包裹片可被设置来提供一芯吸层，其有助于在吸收芯103的吸收性纤维物质上快速分散液体。可将在吸收性纤维物质一侧的包装片材料与位于该纤维物质相对侧的包装片粘接在一起，从而有效地包裹吸收芯103。此外，尿布101也可包括通风层(未图示)，其位于吸收芯103和外覆层117之间。使用中该通风层可有助于将外覆层117与吸收芯103隔开，从而降低外覆层117中的湿度。这种通风层的实例可包括被层压为可呼吸膜的非织造纤维网，例如Blaney等的美国专利 No.6,663,611中所描述的例子，该专利文献以全文引用的方式并入本文中以用于各种目的。 

在某些实施例中，尿布101还可包括一对侧片(或耳)(未示出)，其由该尿布101的侧边缘132延伸进入腰部区之一。该侧片可与选定的尿布组件一起整体制成。例如，该侧片可与外覆层117一起整体制成或由用于提供顶表面的材料一起整体制成。在可替换的结构中，该侧片可由连接和组合到外覆层117、顶表面、外覆层117和顶表面之间的部件提供，或为其他各种结构。如果需要，该侧片可为经弹性处理的或其他使用本发明的非织造弹性合成物提供的弹性体。包括经弹性处理的侧片和选择性构成的扣件片的吸收性物品实例被描述于Roessler的PCT专利申请WO95/16425、Roessler等的美国专利No.5,399,219、Fries的美国专利No.5,540,796和No.5,595,618中，以上各专利文献以全文引用的方式并入本文中以用于各种目的。 

如图2中代表性地图示，该尿布101也可包括一对防漏护翼112，其被构成为提供一个障碍，从而控制身体流出物的横向流动。该防漏护翼112可沿着邻近吸收芯103侧缘的、体侧内衬105的横向相对侧边缘132放置。该防漏护翼112可沿着吸收芯103整个长度纵向延伸，或仅部分地沿着吸收芯103长度延伸。当防漏护翼112长度短于吸收芯103长度时，可选择性地将其放置在沿着胯部区110内尿布101的侧边缘132的任何位置。在一个实施例中，该防漏护翼112沿着吸收芯103整个长度延伸以更好地控制身体流出物。这样的防漏护翼112通常为本领域技术所熟知。例如，该防漏护翼112合适的结构和布置被描述于Enloe的美国专利No.4,704,116，该专利文献以全文引用的方式并入本文中以用于各种目的。 

为提供改进的适合度并有助于减少身体流出物的渗漏，该尿布101可用下文进一步解释的合适弹性部件进行弹性处理。例如，如图2中代表性地图示，该尿布101可包括腿部弹性部件106，其被构造成可操作地拉紧尿布101的侧边缘，以提供可紧密贴合穿戴者腿部周围的经弹性处理的腿带，从而减少渗漏并提供改进的舒适度和外观。也可使用腰部弹性部件108使尿布101的末端边缘弹性化以提供经弹性处理的腰带。该腰部弹性部件108被构造以在穿戴者腰部周围提供一种弹性、舒适的紧密贴身。 

该尿布101也可包括一个或多个扣件130。例如，图2图示了腰部区相对侧边缘上的两个柔性扣件130，从而为穿戴者形成腰部开口和一对腿 部开口。扣件130的形状通常可为各种各样，但可包括，例如，通常的长方形、正方形、圆形、三角形、椭圆形、线性形状等。例如，该扣件可包括钩-圈材料、纽扣、别针、钩扣、粘扣带、粘结物品、织物和环(bric-and-loop)搭扣等。在一个特定的实施例中，每个扣件130包括贴附于柔性背衬的内表面的单独钩状材料件。 

该尿布101的各不同区和/或组件可使用任何已知的接附机制组合到一起，如粘合剂、超声接合、热接合等。合适的粘合剂可包括，例如，热熔粘合剂、压敏感粘合剂等。使用中，可将该粘合剂施加为均匀层、图案化层、喷雾图案或任何分开的线状、涡旋或点。在图示的实施例中，例如，使用粘合剂将外覆层117和体侧内衬105互相组合在一起并与吸收芯103结合。或者，可用常规的扣件如纽扣、钩-圈型扣件、粘合型条带扣件等将吸收芯103与外覆层117连接。类似地，其他尿布组件如腿部弹性部件106、腰部弹性部件108和扣件130也可使用任何接附机制被组合到尿布101中。 

一般来说，本发明的装置能以不同的取向和配置被合并到吸收性物品中，只要该装置能接收尿液并向使用者或护理人员提供尿比重信号。例如，采样区和控制区对使用者或护理人员来说是可视的，从而提供简单、准确和快速的尿比重显示。可用各种不同的方式实现这些层的可视性。例如，在一些实施例中，该吸收性物品可包括透明或半透明区140(例如窗口、薄膜等)，以允许在不从穿戴者身上拿走该吸收性物品和/或不拆开该吸收性物品的情形下，可很容易地观察到采样区和/或控制区。在其他实施例中，采样区和/或控制区可延伸穿过该吸收性物品上的用于观察的孔或开口。进一步，在其他实施例中，为了观察，可简单地将采样区和/或控制区置于该吸收性物品表面。 

无论采用何种特定的方式集成检测装置120，尿液可被直接排放到该采样区的一部分、液体可渗漏覆盖层或围绕检验装置120的其他材料，或可被排放到该检测装置120集成在其中的吸收性制品的组件。 

经过足够的反应时间，可以测量出颜色的亮度以定量地或半定量地确定尿比重。然而，尽管可进行定量测试，但定量测试通常用于提供健康状况的早期测试和监测。因此，当检测到某个尿比重时，提示使用者或护理人员可进一步做定量测试。例如，集成有检验装置的尿布可定期地应用于婴儿或无法行动的病人，作为检测尿比重的监测项目的一部分。当显示出 足够高的尿比重时，可随后进一步做定量测试以确定所检测到问题的范围和阶段，从而提供附加的治疗信息。 

第四部分：实验实例 

下述实验实例进一步详细描述了本发明。 

实例1. 

纤维垫以20mg/ml的pH为7.95的聚丙烯酸（PAA）浸湿，并且空气干燥。该垫然后在90%乙醇和10%水的2.4%Oasis（表面活性剂）溶液中浸湿，并且空气干燥。该垫然后切割为小片（2cm*4cm），并且每片上施加5mg/ml的溴百里酚蓝小滴，然后干燥。具有不同尿比重的合成尿液滴施加至试纸片以针对1.002、1.008、1.014、1.020、1.025和1.035尿比重的样本分别表现绿色、微黄的绿色、微绿的黄色、黄色、黄色和黄色。 

实例2. 

沉积有20mg/ml的pH为8.2的PAA的纤维垫，以含有2ml的200mg/mlOasis（表面活性剂）和1ml的5mg/ml的溴百里酚蓝（BTB）的溶液划条纹，并且空气干燥。该垫切割为5mm宽度的装置以表现最初的蓝色。该装置除了样本施加区,通过透明胶带密封。具有1.002、1.008、1.014、1.020、1.025和1.035尿比重的合成尿液样本施加至每个装置以分别表现绿色、绿色、黄绿色、微绿的黄色、黄色、黄色和黄色。 

实例3. 

沉积有20mg/ml的pH为8.2的PAA的30cm长及4cm宽的纤维垫，在水和乙醇（水/乙醇=2/8）中以10ml的4.8%Oasis（表面活性剂）、0.1%Tween20浸湿。该垫然后在水/乙醇（7/3）中通过Kinematic分配器以5mg/ml的BTB的划条来制成用于检测区的窄条。该垫切割为5mm宽度的装置。该装置在样本施加区之外通过透明胶带密封。具有1.002、1.008、1.014、1.020、1.025和1.035尿比重的合成尿液样本施加至每个装置以分别表现蓝色、绿色、微绿的黄色、黄色、黄色和黄色。 

本发明通过实例和附图进行了一般性描述和详细描述。然而，本领域技术人员能够意识到，本发明无需限定于所特别公开的实施例，而是能够在不偏离本发明的精神和范围的情况下对本发明做出替换、修改和变形。因此，这些修改应该解释为包括在本发明中，除非这些修改偏离了如权利要求书所限定的本发明的范围。 

Claims (20)

1.一种用于定量地或半定量地确定尿比重的测定装置，该装置包括：

具有多孔基体的第一基底，其适于引导横向流动，所述基底具有：

作为缓冲垫一部分的样本接触区和检测区，

定位在所述检测区下游作为芯吸垫一部分的反馈区；以及

所述检测区具有缓冲组分，所述缓冲组分包括pKa≤10^-3的弱聚合酸和弱聚合碱、及一类响应样本溶液中相关离子浓度的带电聚合表面活性剂、以及具有与所述带电聚合表面活性剂相反电荷的带电pH指示剂。

2.根据权利要求1所述的测定装置，其中所述带电聚合表面活性剂在水中及在≤0.1%的重量百分比的盐的低离子浓度的水溶液中可溶解大于或等于约1%的重量（≥1%重量的溶质），但在>0.1%重量百分比的盐的高离子浓度的水溶液中是不溶解的（<1%重量的溶质）。

3.根据权利要求1所述的测定装置，其中所述带电聚合表面活性剂以多至约20%的重量百分比的量存在。

4.根据权利要求1所述的测定装置，其中所述带电聚合表面活性剂固定非扩散性的带电指示剂以及同时增强所述第一基底的可湿性。

5.根据权利要求1所述的测定装置，其中所述检测区具有pH指示剂，其在pH从约5.5至约10.5时表现颜色过渡。

6.根据权利要求5所述的测定装置，其中作为芯吸垫的所述装置不管尿比重如何，在接触到尿液后都改变颜色，以及具有非扩散性地固定的pH指示剂和pH调节剂，所述pH指示剂在pH小于5.5或大于10.5时表现颜色过渡。

7.根据权利要求1所述的测定装置，其中所述检测区在很大程度上等同于所述缓冲垫。

8.根据权利要求1所述的测定装置，其中所述装置还包括定位在所述检测区下游以及在所述检测区和所述反馈区之间的流速控制区，所述检测区和反馈区在空间上隔离，以使得每个所述在前的区与另一个区直接或通过毗邻组件间接地流体连通。

9.根据权利要求1所述的测定装置，其中所述弱聚合酸或碱包括聚(丙烯酸)、聚(马来酸)、聚(乙烯胺)、以及聚(4-乙烯基吡啶)。

10.一种能够确定尿液中离子强度的吸收性制品，其包括：液体基本不渗透层；液体渗透层；定位在液体基本不渗透层和液体渗透层之间的吸收芯；以及横向流动测定装置，其集成在该制品中并被定位以使得该装置与制品穿戴者所提供的尿液流体连通，该装置包括：缓冲区，所述缓冲区包括布置于其中的聚合电解质；检测或指示剂区，所述检测区具有非扩散地固定于其中的缓冲组分，其包括pKa≤10^-3的弱聚合酸和弱聚合碱、及一类响应样本溶液中相关离子浓度的带电聚合表面活性剂、以及具有与所述带电聚合表面活性剂相反电荷的带电pH指示剂；所述带电聚合表面活性剂在水中及在≤0.1%的重量百分比的盐的低离子浓度的水溶液中可溶解大于或等于约1%重量（≥1%重量百分比的溶质），但在>0.1%的重量百分比的盐的高离子浓度的水溶液中是不溶解的（<1%重量百分比的溶质）。

11.根据权利要求10所述的吸收性制品，其中所述检测区在很大程度上等同于所述缓冲垫。

12.根据权利要求10所述的吸收性制品，其中所述检测区与缓冲区隔离并定位毗邻且流体连通所述缓冲区；通过包装材料，所述包装材料至少覆盖所述缓冲区的一部分和所述指示剂区的一部分，从而防止这些被覆盖部分暴露于外界环境。

13.根据权利要求10所述的吸收性制品，其中所述聚合电解质包括部分中和的聚（丙烯酸）、聚(马来酸)、马来酸乙烯基甲基醚共聚物、聚(甲基丙烯酸)、苯乙烯马来酸共聚物和马来酸酐/甲基乙烯基醚共聚物、聚(乙烯胺)和聚(4-乙烯基吡啶)及它们的组合。

14.根据权利要求10所述的吸收性制品，其中所述聚合电解质非扩散性地固定于缓冲区中。

15.根据权利要求10所述的吸收性制品，其中所述pH指示剂包括溴百里酚蓝、百里酚蓝、酚红、中性红、溴酚蓝、甲基橙、茜素黄R、或它们的组合。

16.根据权利要求10所述的吸收性制品，其中所述吸收性制品限定窗口，通过该窗口能够观察到检测区。

17.根据权利要求12所述的吸收性制品，其中所述包装材料限定开口，所述开口被构造以当尿液通过该装置时允许空气通过该开口。

18.一种定量的或半定量地确定尿比重的方法，该方法包括：提供具有第一基底的流体装置，所述第一基底具有多孔基体，其适于引导横向流动，所述第一基底具有：

作为缓冲垫一部分的样本接触区和检测区，

定位在所述检测区下游作为芯吸垫一部分的反馈区，以及

所述检测区具有缓冲组分，所述缓冲组分包括pKa≤10^-3的弱聚合酸和弱聚合碱、及一类响应样本溶液中相关离子浓度的带电聚合表面活性剂、以及具有与所述带电聚合表面活性剂相反电荷的带电pH指示剂；所述带电聚合表面活性剂在水中及在≤0.1%的重量百分比的盐的低离子浓度的水溶液中可溶解大于或等于约1%重量（≥1%的重量百分比的溶质），但在>0.1%的重量百分比的盐的高离子浓度的水溶液中是不溶解的（<1%的重量百分比的溶质）；

将尿液样本沉积在所述样本接触区上；以及允许所述尿液样本移动通过所述缓冲垫至所述芯吸垫。

19.一种监测相对尿比重的方法，该方法包括：

提供具有多孔基体的横向流动条，其与缓冲垫、芯吸垫、以及定位在所述缓冲垫和芯吸垫之间的流速控制区流体连通，所述缓冲垫具有检测区，其具有缓冲组分，所述缓冲组分包括pKa≤10^-3的弱聚合酸和弱聚合碱、及一类响应样本溶液中相关离子浓度的带电聚合表面活性剂、以及具有与所述带电聚合表面活性剂相反电荷的带电pH指示剂；

将测试样本引入所述缓冲垫上的样本区；

在产生观察-反馈区的可视信号前允许所述样本浸透通过检测区至所述流速控制区；

通过操纵形成至少部分所述流速控制区的基体的孔隙度、密度、或离子亲和梯度来控制所述流速。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述带电聚合表面活性剂在水中及在≤0.1%的重量百分比的盐的低离子浓度的水溶液中可溶解大于或等于约1%重量（≥1%的重量百分比的溶质），但在>0.1%的重量百分比的盐的高离子浓度的水溶液中是不溶解的（<1%的重量百分比的溶质）。

Images