CN106999313A - 用于吸收性产品的化学发光湿度指示剂 - Google Patents

Abstract

本文公开了绒毛浆组合物，包含所述绒毛浆组合物的吸收性制品，和相关方法。所述绒毛浆组合物包含被配置为在与含水体系接触时产生可见光的化学发光体系。代表性的吸收性制品包括一次性尿布和成人失禁产品。代表性化学发光体系包括生物发光体系。

Description

用于吸收性产品的化学发光湿度指示剂

本申请有权并要求2014年10月6日提交且名称为CHEMILUMINESCENT WETNESSINDICATOR FOR ABSORBENT PRODUCTS(用于吸收性产品的化学发光湿度指示剂)的美国非临时专利申请序列号14/516,255的优先权，所述文件的内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及经过处理的绒毛浆组合物，特别是涉及绒毛浆组合物和合并有绒毛浆组合物的吸收性制品，其整合了被配置为在与含水体系如流体污物接触时产生可见光的化学发光体系。

背景技术

个人护理吸收性产品，如婴儿尿布、成人失禁垫和女性护理产品，通常含有流体吸收芯。许多吸收性制品包括设置在顶片与底片之间的流体吸收芯。所述顶片通常由例如在液体污损时适于促进流体转移到吸收芯中的流体可渗透材料形成，通常顶片具有最小程度的流体保留。美国南方松绒毛浆通常用于吸收芯中，其通常呈纤维基质形式，并且有时与分散在整个纤维基质中的超吸收性聚合物(SAP)相结合。基于诸如绒毛浆的高纤维长度、纤维粗糙度和其从湿法成网和干燥的浆粕片加工成空气铺网的相对容易性等因素，这种绒毛浆在全球范围内被认为是用于吸收性产品的优选纤维。这种类型的纤维素绒毛浆的原料是南方松(例如火炬松(Loblolly Pine/Pinus taeda L.))。所述原料可再生，并且浆粕容易生物降解。与SAP相比，这些纤维以质量计是廉价的，但是以每单位液体保持量计往往更昂贵。这些绒毛浆纤维主要在纤维之间的间隙内吸收。因此，在施加压力时，纤维基质容易释放所捕获的液体。在包括仅由纤维素纤维形成的芯的吸收性产品使用期间，释放所捕获液体的趋势可导致显著的皮肤湿度。这种产品也倾向于泄漏所捕获的液体，因为液体不能有效地保留在这种纤维吸收芯中。

SAP是对流体具有高吸收能力的水溶胀性、通常水不溶性吸收性材料。它们用于吸收性制品如婴儿尿布或成人失禁产品中以吸收和保持体液。SAP在吸收流体后溶胀并变成保持大于其重量的这种流体的凝胶。常用的SAP主要来源于丙烯酸。基于丙烯酸的聚合物还构成尿布和失禁垫的成本结构的有意义的部分。SAP被设计为具有高凝胶强度(如通过在负载下的高吸收性或AUL所证明)。目前使用的SAP颗粒的高凝胶强度(在溶胀时)有助于它们在颗粒之间保留显著的空隙空间，这有助于快速液体吸收。然而，这种高的“空隙体积”在饱和状态下同时导致产品中的显著间隙(颗粒之间)液体。当存在间隙液体时，吸收性产品的“再润湿”值或“湿感”受损。

一些吸收性制品，例如尿布或成人失禁垫，还包括捕获和分布层(ADL)，其用于收集和均匀并及时地将来自流体污物的流体分布到吸收芯。ADL通常被安置在顶片和吸收芯之间，并且通常采用复合织物的形式，最有可能的是所述织物的顶部三分之一具有低密度(较高旦数纤维)与相对较大的空隙和较高的空隙体积，以有效捕获所呈现的流体，即使在相对较高的排放速率下。ADL复合织物的中部三分之一通常由具有较小空隙的较高密度(低旦数)纤维制成，而所述织物的下部三分之一由更高密度(更低和更小旦数)但具有更细小空隙的纤维制成。复合材料的较高密度部分具有更多更细小的毛细管并因此产生更大的毛细管压力，从而将更大体积的流体移动到结构的外部区域，因而能够以均匀的方式实现流体的适当管道化和分布，以允许吸收芯以时间限制的方式吸收所有的液体污物，从而允许吸收芯内的SAP既不过慢也不过快地保持并胶凝污物。ADL提供更快速的液体捕获(最小化目标区域中的溢流)，并确保流体更快速地运输并完全分布到吸收芯中。

如上所述，吸收芯适于保持流体，并且因此可由一个或多个层，例如用于捕获、分布和/或储存流体的层组成。在许多情况下，将例如呈空气铺设垫和/或非织造网形式的纤维素纤维基质用于(或用作)吸收性制品的吸收芯。在一些情况下，不同的层可由一种或多种不同类型的纤维素纤维组成，例如交联的纤维素纤维。吸收芯还可包括通常以颗粒形式分布在整个纤维基质中的一种或多种流体保留剂，例如一种或多种SAP。

底片通常由流体不可渗透的材料形成，以形成屏障来防止保留的流体泄露。

无论结构如何，当吸收性制品从一次或多次液体污物润湿时，流体与皮肤接触的机会显著增加，如果长时间不更换，则可能导致婴儿尿布疹或成年人的皮炎问题，从而造成皮肤健康危害。然而，一般来说，了解尿布或失禁垫是干燥还是潮湿的唯一方法是对其进行物理检查。在白天，这可能不会造成重大问题，因为护理人员可以根据需要多次检查尿布或成人失禁产品。然而，夜间的检查对婴儿以及成年人来说可能是一种不适，打扰了他们的睡眠。此外，频繁的夜间检查(例如一个晚上数次)可能会破坏穿戴者的睡眠模式，这对婴儿以及成年患者构成健康危害。

此外，典型的是，诸如裤子、睡衣和/或内衣等衣物穿在尿布或吸收性制品上。因此，即使吸收性制品合并有不同类型的湿度和/或水分指示剂，在及时发现污物方面也构成困难。

因此，通常存在污物与其发现之间的时间流逝。如果这段时间很长，则存在产生尿布疹、皮肤刺激和/或皮肤剥落的可能性。这些情况对受影响者来说可能非常痛苦。对于婴儿和护理机构的那些成年人尤其如此，并且对于夜间污物尤其如此，这可能导致更换吸收性制品之前的时期较长。

合并到吸收性制品中的以前的水分指示剂使用颜色变化作为湿度检测的视觉指示。根据与液体接触而出现或消失的油墨是用于湿度检测的流行机制。荧光也用于湿度检测，例如通过合并在液体存在下发荧光的化合物。这种指示剂的机制通常分为三大类：(1)在吸收性制品的堆叠之一上压印水分指示图案；(2)合并在吸收性制品的层之间的离散的水分指示条或层；和(3)在使用前不久紧固到吸收性制品内部的离散(即，不是吸收性制品的结构的一部分)的指示条。

无论什么机制，这些视觉指示剂在低光(例如夜间)情况下都是不足的。出现或消失的油墨必须直接进行视觉检测，以便护理人员可以看到吸收性产品。在低光的情况下，这可能需要光源(例如，头灯或手电筒)以及去除覆盖的衣服(例如睡衣或内衣)。荧光指示剂遭遇类似的问题，因为它们需要外部光源来激发荧光化合物。这种激发通常通过将指示剂暴露于紫外光(其对穿戴者和护理人员呈现健康问题)而提供，并且必须与荧光化合物直接光通信，这进而需要去除覆盖的衣服、毯子等。因此，以前用于检测吸收性衣服中的湿度的视觉指示剂的使用在低光情况下具有许多缺点，这大大降低了其指示机制的有用性。

对于吸收性制品的湿度检测的这些解决方案中的每一种对于夜间污物检测的需求是不足的。主要是所有的技术都不能可靠地触发，并且即使在它们被触发时，也需要直接的有照明的目视检查来检测。

因此，目前的吸收性制品在向护理人员警告在晚上和/或在衣服下存在的污物时是不足的。

发明内容

在一个方面，提供了一种绒毛浆组合物。在一个实施方式中，所述绒毛浆组合物包括绒毛浆和化学发光体系，所述化学发光体系被配置为在与含水体系接触时产生可见光。代表性化学发光体系包括生物发光体系，例如荧光素与荧光素酶之间的反应。还提供了制造绒毛浆组合物的方法。

在另一个方面，提供了一种吸收性制品和制造所述吸收性制品的方法。在一个实施方式中，所述吸收性制品包括液体可渗透的顶片，液体不可渗透的底片，设置在所述顶片与所述底片之间的绒毛浆，以及被配置为在与含水体系接触时产生可见光的化学发光体系。

代表性吸收性制品包括一次性尿布和成人失禁产品。

附图说明

通过结合附图参考以下具体实施方式，本发明的前述方面和许多伴随的优点将会被更好的理解，其中：

图1A-1H是可用于根据本文公开的实施方式的化学发光体系中的代表性荧光素化合物的化学结构；

图2A和图2B图示了根据本文公开的实施方式的化学发光体系的光谱性质；

图3图示了根据本文公开的实施方式的代表性荧光素的光谱性质；

图4A-4D示出了根据本文公开的实施方式的吸收性制品(呈尿布形式)的非限制性代表性实施例；

图5-8以照片描绘了根据本文公开的实施方式的示例吸收性制品；和

图9A和图9B以照片描绘了比较性吸收性制品。

具体实施方式

本文公开了绒毛浆组合物、吸收性制品和相关方法。所述绒毛浆组合物和吸收性制品包含被配置为在与含水体系接触时产生可见光的化学发光体系。代表性吸收性制品包括一次性尿布和成人失禁产品。代表性化学发光体系包括生物发光体系。在某些实施方式中，所述吸收性制品合并有绒毛浆组合物。

化学发光由产生光的化学反应产生，因此提供了在低光下和/或不存在光和透过衣物可以看到的水分的照明指示。此外，化学发光不需要外部激发光，如光致发光(例如，荧光)指示剂所需的那样。因此，通过在与含水体系(例如尿液)接触时产生可见光，所公开的实施方式极大地增强吸收性制品在黑暗条件下(例如在夜间)指示存在污物的能力。此外，通过产生可以透过衣服看到的光，护理人员可以能够确定污物的存在，而不必移动或干扰这种吸收性制品的婴儿或成人穿戴者，例如在睡眠期间。因此，本文提供的组合物和制品可提供在晚上和透过衣服进行污物指示的明显优点，这可以减少或甚至消除护理人员干扰穿戴吸收性制品者的睡眠(例如，通过拉下衣服和/或照射光)以测试污物的需要。此外，由于可见光由本文公开的化学发光体系产生，因此不需要将吸收性制品和/或穿戴者暴露于紫外光以便确定是否已存在污物，从而允许避免与UV辐射相关的健康问题。

所公开的绒毛浆组合物和吸收性制品的实施方式的低光检测在图5中示出，图5是合并有化学发光绒毛浆组合物的吸收性制品(尿布)的照片。在图5中，施加了模拟污物(盐水溶液)并且捕获图像，显示透过尿布底片和轻质棉织物发光的化学发光，以便在低光条件下容易地目视检测。图5与比较图9B对比，图9B是使用荧光而不是化学发光绒毛浆形成的类似的吸收性制品。由于通过外部光源激发受阻，比较性吸收性制品透过尿布材料不起作用。因此，荧光湿度指示剂的激活需要去除衣服等，并且施加激发光(例如，紫外光)以便目视检测污物。化学发光既不需要去除衣物，又不需要激发光。

由于所需的干扰减少，可以更加容易地检测到污物，这允许护理人员更频繁地检查污物。更频繁的检查可能允许更早地检测到污物，并且吸收性制品在污损之后立即更换，从而减少污物与穿戴者皮肤接触的时间量，以及减少来自多次污损的流体接触穿戴者皮肤的可能性。当流体与皮肤接触的时间长度减小时，穿戴者的皮肤健康和总体舒适度得到改善。

在一个方面，提供了绒毛浆组合物。在一个实施方式中，所述绒毛浆组合物包括绒毛浆和化学发光体系，所述化学发光体系被配置为在与含水体系接触时产生可见光。

化学发光体系

所述化学发光体系被配置为在与含水体系接触时产生可见光。所述含水体系引发化学发光反应以产生光。如本文所用，术语“含水体系”是指水或含水组合物。在本公开的上下文中，这样的含水组合物通常呈体液的形式，例如尿液、月经、粪便物等。体液(或流体本身)的释放的发生在本文中被称为“污损”或“液体污损”或“流体污损”。因此，本公开的化学发光体系在其中合并有所述体系的吸收性制品污损时产生可见光。

在被配置为在与含水体系接触时产生可见光的情况下，化学发光体系包括当与含水体系接触时发光的至少一种化合物或材料。在一个实施方式中，水是引发化学发光的含水体系的组分。

在一个实施方式中，所述化学发光体系包括当与含水体系接触时发光的两种或更多种材料。在这种实施方式中，存在两种或更多种材料，其在不存在含水体系的情况下一起不会发光。包括两种或更多种材料的代表性化学发光体系包括生物发光体系，例如包括荧光素和荧光素酶的体系。

生物发光是通过在体内或在某些类型生物分泌物中发生的化学反应产生的光。生物发光涉及两种类型的物质在发光反应中的组合。生物发光需要至少两种不同的化学物质：荧光素和荧光素酶。荧光素是实际产生光的化合物。荧光素酶是催化反应的酶。在一些情况下，荧光素是被称为光蛋白的蛋白质，并且制光过程需要带电离子(例如阳离子如钙)来激活反应。光蛋白是荧光素酶的变体，其中发光所需的因子(包括荧光素和氧)作为一个整体结合在一起。通常，生物发光过程需要存在诸如氧或三磷酸腺苷(ATP)的物质来引发氧化反应。荧光素的反应速率由荧光素酶或光蛋白控制。荧光素-荧光素酶反应也可以产生副产物，例如无活性氧化荧光素和水。

荧光素和荧光素酶是通用名称，而不是特定的材料。例如，荧光素腔肠荧光素(天然形式)在海洋生物发光中是常见的，但变体可以化学合成，并且这些各种形式统称为荧光素。在另一个实例中，通过光合作用获得食物的鞭毛藻(海洋浮游生物)使用类似于叶绿素结构的荧光素。

通过化学反应产生光的机制将生物发光与其它光学现象(如荧光或磷光)区分开来。

例如，荧光分子不会自己发光。它们需要一个外部光子源来激发电子到更高的能态。在从高能态到其天然基态的弛豫中，它们作为光源释放其获得的能量，但通常波长较长。由于激发和弛豫同时发生，所以只有在被照明(激发)时才能看到荧光。

术语磷光在技术上是指光激发的光发射的特殊情况，其中不同于荧光，从激发态到基态的弛豫不是立即的，并且光子发射在原始激发后持续数秒到数分钟。

生物发光与荧光之间的技术差异有时在实际情况中是模糊的，但在技术上它们是两个截然不同的现象。在大多数情况下，生物发光可以是自发荧光，但对于荧光来说，反过来不是真的；后者仍然需要光子激发来发光。在一些情况下，生物发光的刺胞动物或甲壳动物或鱼类可以含有荧光蛋白如绿色荧光蛋白(GFP)，并且从生物发光发出的光将作为光子来激发GFP。GFP在弛豫状态下又会发射波长(最可能是较高波长)不同于其以光子形式接收的生物发光波长的光。在该实例中，GFP可以被生物发光发射的蓝光(波长470nm)激发，但在其弛豫状态下又会发射绿光(510nm至520nm的波长)。

生物发光体系能够以产生所需化学发光的任何方式合并到绒毛浆组合物或吸收性制品中。

在一个实施方式中，所述绒毛浆组合物或吸收性产品包含荧光素，其选自腔肠荧光素、腰鞭毛虫荧光素、细菌荧光素、真菌荧光素、萤火虫荧光素和海萤荧光素(vargulin)。关于腔肠荧光素，存在许多变体，其中任何一种可用于绒毛浆组合物中。根据本公开的腔肠荧光素的某些实施方式包含以下中的一种或多种：天然腔肠荧光素、甲基腔肠荧光素、腔肠荧光素400a(2-2'(4-脱羟基))腔肠荧光素、腔肠荧光素e、腔肠荧光素f、腔肠荧光素h、腔肠荧光素i、腔肠荧光素n、腔肠荧光素cp、腔肠荧光素ip、腔肠荧光素fcp和腔肠荧光素hcp。作为另一个实例，腔肠荧光素可以是以下中的一种或多种：天然腔肠荧光素、腔肠荧光素400a、甲基腔肠荧光素、腔肠荧光素f、腔肠荧光素cp、腔肠荧光素fcp和腔肠荧光素hcp。作为另一个实例，腔肠荧光素可以是以下中的一种或多种：腔肠荧光素400a、甲基腔肠荧光素和腔肠荧光素fcp。作为另一个实例，腔肠荧光素可以是以下中的一种或多种：腔肠荧光素400a、甲基腔肠荧光素和腔肠荧光素hcp。在另一个实例中，腔肠荧光素可以是以下中的一种或多种：腔肠荧光素400a和腔肠荧光素hcp。

在一个实施方式中，以绒毛浆的重量计，荧光素具有0.01％至2％的浓度。在一个实施方式中，以绒毛浆的重量计，荧光素具有0.05％至1.5％的浓度。在一个实施方式中，以绒毛浆的重量计，荧光素具有0.1％至1％的浓度。

在一个实施方式中，所述绒毛浆组合物或吸收性产品包含荧光素酶，其选自长腹水蚤(Gaussia)荧光素酶(GLuc)、海肾(Renilla)荧光素酶(RLuc)、腰鞭毛虫荧光素酶、萤火虫荧光素酶、真菌荧光素酶、细菌荧光素酶和弯喉萤(vargula)荧光素酶。根据本公开的荧光素酶的某些实施方式包含以下中的一种或多种：长腹水蚤荧光素酶、海肾荧光素酶、腰鞭毛虫荧光素酶和萤火虫荧光素酶。作为另一个实例，所述荧光素酶可以是以下中的一种或多种：长腹水蚤荧光素酶、海肾荧光素酶、腰鞭毛虫荧光素酶和萤火虫荧光素酶。在另一个实例中，所述荧光素酶可以是以下中的一种或多种：长腹水蚤荧光素酶和海肾荧光素酶。

在一个实施方式中，以绒毛浆的重量计，荧光素酶具有0.1％至20％的浓度。在一个实施方式中，以绒毛浆的重量计，荧光素酶具有0.5％至15％的浓度。在一个实施方式中，以绒毛浆的重量计，荧光素酶具有1％至10％的浓度。

在一个实施方式中，所述化学发光体系包含作为荧光素的腔肠荧光素和长腹水蚤或海肾荧光素酶。

代表性荧光素包括腔肠荧光素家族的那些。呈天然形式的腔肠荧光素以及其类似物由于其结构部分的变化而具有不同的发光特征。鉴于腔肠荧光素家族内的结构变化，一些是荧光素酶的良好底物，而一些不是。以下是对天然腔肠荧光素和代表性类似物的简要说明。

图1A中所示的腔肠荧光素(天然形式)是海肾荧光素酶的发光酶底物。海肾荧光素酶/腔肠荧光素也被用作生物发光共振转移(BRET)研究中的生物发光供体。

图1B中所示的腔肠荧光素400a是腔肠荧光素的衍生物，并且是海肾(reniformis)荧光素酶(RLuc)的良好底物，但不会被长腹水蚤荧光素酶(GLuc)良好氧化。它是BRET(生物发光共振能量转移)的优选底物，因为其400nm发射最大值具有对GFP发射的最小干扰。

荧光共振能量转移(FRET)、BRET、共振能量转移(RET)和电子能量转移(EET)是描述两个光敏分子(发色团)之间的能量转移的机制，并且通常定义发光化学物质被另一种发光化学物质的能量转移的干扰，从而降低后者可以采用的能态，其对于释放回基态的弛豫能量而言是至关重要的。最初处于其电子激发态的供体发色团可以通过非辐射偶极-偶极耦合将能量转移到受体发色团。这种能量转移的效率与供体和受体之间的距离的六次幂成反比，使得FRET对距离的微小变化非常敏感。可以使用FRET效率的测量来确定两个荧光团是否在彼此的一定距离内。这些测量被用作包括生物学和化学的领域中的研究工具。

例如，将通过腔肠荧光素400a在海肾荧光素酶(RLuc)存在下的BRET与腔肠荧光素(天然形式)进行比较，并清楚地显示对GFP发射的最小干扰，如图2A和图2B中所示，其中“hRluc”是海肾荧光素酶和腔肠荧光素h生物发光体系；“FLuc”是海肾荧光素酶与天然腔肠荧光素体系；“lucroron”是具有GFP2作为光子受体的荧光素酶和荧光素体系，其由来自hRLuc生物发光的发射而产生荧光；并且“GFP2”是绿色荧光蛋白(第二代)。

图1C中所示的腔肠荧光素cp在腔肠荧光素-水母发光蛋白复合物中产生腔肠荧光素(天然形式)的15倍高的发光强度。

图1D中所示的腔肠荧光素f具有天然形式腔肠荧光素的20倍高的发光强度(腔肠荧光素-原水母发光蛋白复合物)，而其发射最大值比天然形式长约8nm。

图1E中所示的腔肠荧光素fcp是一种类似物，其中腔肠荧光素f结构的elenterazine部分中的邻苯结构被环戊烷(类似于腔肠荧光素cp)代替。腔肠荧光素fcp的发光强度是腔肠荧光素(天然形式)的135倍。

腔肠荧光素fcp与水母发光蛋白复合，形成腔肠荧光素fcp-原水母发光蛋白复合物，并且作为水母发光蛋白的底物，与天然形式的腔肠荧光素相比具有135倍的相对发光强度。然而，腔肠荧光素fcp是海肾荧光素酶的不良底物。

作为海肾荧光素酶的底物的腔肠荧光素的其它代表性类似物分别是图1F、图1G和图1H中所示的腔肠荧光素e、h和n。虽然这三种类似物对于海肾荧光素酶是良好至优异的底物，但它们是原水母发光蛋白的不良底物。

腔肠荧光素类似物的发光特性各不相同。例如，某些类似物会发出较少的光(以流明测量)，但具有较高的发光强度(流明/球面度)。表1列出了腔肠荧光素(天然形式)及其类似物与海肾荧光素酶的发光特性。发光强度报告为初始强度的百分比。例如，与初始强度为45％的天然腔肠荧光素相比，初始强度为900％的类似物的强度为其20倍。

表1：所选的腔肠荧光素类似物与海肾荧光素酶的发光特性

类似物	λem(nm)	总光(％)	初始强度(％)
				天然	475	100	45
cp	470	23	135
				e	418、475	137	900
f	473	28	45
				h	475	41	135
n	475	47	900

腔肠荧光素e(发光强度是天然腔肠荧光素的20倍)和天然腔肠荧光素的发射光谱(标准化)示于图3中。在图3中，腔肠荧光素e(实线)和天然腔肠荧光素(虚线)在重组海肾荧光素酶(RLuc)的存在下测量。注意，腔肠荧光素e有两个强度峰，一个在波长(λ_em)为418nm处，另一个在波长475nm处。

可见光由化学发光体系产生。可见光可由护理人员在黑暗中并透过衣服目视检测，因此可见光具有足以提供必要指示的波长、强度和持续时间。化学发光体系的这些光谱特征可以基于一种或多种化学发光化合物来调整。例如，在生物发光体系中，可以选择荧光素和荧光素酶以产生期望的光特性。根据使用的生物发光体系，可能会出现不同的光谱特征。在超氧化物阴离子和/或过氧化腈化合物的存在下，腔肠荧光素也可以独立于酶(荧光素酶)氧化而发光，这是一种称为自发光的过程。

化学发光体系可以被调整以产生特定颜色的可见光。如上表1中所示，即使在腔肠荧光素家族内，发射波长也可以在约400nm(紫色)至约475nm(具有绿色色调的蓝色)的范围内。

关于持续时间，可以通过选择天然形式的腔肠荧光素(荧光素)相对于其类似物和酶(荧光素酶)例如长腹水蚤相对于海肾来控制所发射光的持续时间。所用的荧光素和荧光素酶的比率和浓度也可以改变光发射的持续时间。为了给出说明性和非限制性实例，荧光素类似物腔肠荧光素e相比于天然腔肠荧光素具有130％的总光和900％的初始强度(参见图3)。通过明智选择腔肠荧光素e和海肾荧光素酶的浓度，所发射的可见光的持续时间可以持续长达8至10小时。

在一个实施方式中，可见光具有0.5至6小时的持续时间。在另一个实施方式中，可见光具有1至4小时的持续时间。在另一个实施方式中，可见光具有2至3小时的持续时间。

关于强度，化学发光的量子效率有助于发射颜色的强度、深度和色相。

量子效率(QE)是用于激发发光化学物质以将其提升到更高能态的光子通量的分数。量子效率是用于评估检测器质量的最重要参数之一，通常称为“光谱响应”以反映其波长依赖性。它被定义为每个入射光子产生的信号电子的数量。在一些情况下，其可以超过100％(即，当每个入射光子产生多于一个电子时)。如果光谱响应超过100％，则所发射的颜色的强度和深度是鲜明的，但是取决于一次电子的激发态的状态，将确定发射的持续时间(即激发态越高，恢复至基(正常)态所花费的时间越多)。

光谱响应率是一种类似的测量，但它具有不同的单位；度量是安培或瓦特(即，给定能量和波长的每个入射光子使装置中出来的电流有多少)。

量子效率和光谱响应率两者都是光子波长的函数。例如，在荧光素腔肠荧光素的情况下，在天然形式与其一种类似物腔肠荧光素e之间，后者不仅具有高的光强度，而且比前者多发射30％的光能，这是因为后者在被入射光子的给定量子(hv)激发时产生两个电子，并且波长475处的一次电子具有与天然腔肠荧光素相同的发射强度，但是其流明强度是天然产物的20倍。因此，激发的腔肠荧光素类似物发出的光将比天然形式亮二十倍，但130％的总光能将比天然形式持续更长时间。

波长决定发出的可见光的颜色。

在一个实施方式中，绒毛浆组合物包括荧光素和荧光素酶。这种绒毛浆具有在与含水体系接触时发光所需的化学发光体系的两种要素。然而，在另一个实施方式中，绒毛浆组合物包括选自荧光素和荧光素酶的至少一种组分。在这种实施方式中，绒毛浆组合物可仅包括荧光素和荧光素酶中的一种。这种绒毛浆组合物可合并到吸收性制品中，使得荧光素和荧光素酶中的另一种可以设置在吸收性制品的顶片或其它层中，使得两种组分仅当被液体污物(例如，来自穿过顶片进入绒毛浆组合物中的含水体系的水)携带时组合。在一种实施方式中，绒毛浆组合物包含荧光素，但不包含荧光素酶。在一种实施方式中，绒毛浆组合物包含荧光素酶，但不包含荧光素。

光致发光化合物

在一个实施方式中，化学发光体系包括与化学发光体系的化学发光发射波长范围重叠的光致发光吸收波长范围的光致发光(例如，荧光和/或磷光)化合物，其中所述光致发光化合物具有与化学发光发射波长范围不同的光致发光发射波长范围。光致发光化合物可用于“平移”化学发光体系的发射波长。例如，可以使用光致发光来改变或以其它方式调整可见光的颜色(或其它光谱性质)。

虽然化学发光体系产生可见光，但化学发光本身不一定在可见光谱中。化学发光在一定波长范围内产生电磁辐射，但所公开的实施方式不限于在可见光范围内的化学发光发射。因此，在某些实施方式中，化学发光体系可能产生并非在可见波长范围内的化学发光发射。在这些实施方式中，可使用光致发光化合物将发射光谱平移到可见范围内。

在一个实施方式中，光致发光化合物选自荧光化合物和磷光化合物。荧光化合物可以包括(但不限于)呫吨衍生物如荧光素、罗丹明、俄勒冈州绿、伊红和德克萨斯红；花青衍生物如吲哚花青；萘酚衍生物；香豆素衍生物；二唑衍生物如吡啶基唑；蒽衍生物如蒽醌；芘衍生物如级联蓝(Cascade blue)；吖啶衍生物如原黄素、吖啶橙和吖啶黄；芳基甲川衍生物如金胺、结晶紫和孔雀石绿；四吡咯衍生物如卟吩；胆红素；磷光化合物如银活化的硫化锌和掺杂的铝酸锶；等等。

在一个实施方式中，以绒毛浆的重量计，光致发光化合物以0.01％至2.0％的量存在。在一个实施方式中，以绒毛浆的重量计，光致发光化合物以0.05％至1.5％的量存在。在一个实施方式中，以绒毛浆的重量计，光致发光化合物以0.1％至1.0％的量存在。

光致发光化合物可以设置在绒毛浆中，或者如果合并到吸收性制品中的话则在相邻层(例如，顶片)中。重要的是光致发光化合物与化学发光存在光通信(在发射和激发波长下)。因此，光致发光化合物甚至可以设置在吸收性制品的底片上。

pH缓冲剂

在一个实施方式中，将pH缓冲剂加入绒毛浆组合物中。pH缓冲剂可以被配置为改变化学发光体系的光谱性质如强度。例如，可以使用pH控制来提高化学发光的效率。对化学发光效率的示例性改进包括延长或以其它方式改变发射的持续时间，以便向护理人员提供期望的时间量以检测污物。因此，在一个实施方式中，pH缓冲剂被配置为提高与含水体系接触时化学发光体系中可见光的效率。

在一个实施方式中，pH缓冲剂选自碳酸氢钠、乙酸钠、柠檬酸钠、乳酸钠、乳酸柠檬酸钠、硼酸钠、乙酸钙、柠檬酸钙、溴化钙、葡萄糖酸钙、乳酸钙、乳酸苹果酸钙、碳酸钙、碳酸氢钙和磷酸二氢钾。钙盐在提高化学发光反应的效率方面特别有效。

在一个实施方式中，绒毛浆组合物包含pH缓冲剂，其被配置为提供含水体系在4.0至8.5的pH之间的缓冲。在一个实施方式中，绒毛浆组合物包含pH缓冲剂，其被配置为提供含水体系在5.0至7.5的pH之间的缓冲。在一个实施方式中，绒毛浆组合物包含pH缓冲剂，其被配置为提供含水体系在5.5至6.5的pH之间的缓冲。

pH缓冲剂可以设置在绒毛浆中，或者如果合并到吸收性制品中的话则在相邻层(例如，顶片)中。重要的是pH缓冲剂在污损时接触化学发光体系。因此，如果pH缓冲剂不在绒毛浆中，则将其设置在吸收性制品中以使得其将在污损时与化学发光体系(例如，在绒毛浆中)接触。

绒毛浆

绒毛浆组合物的绒毛浆可以由任何浆粕形成。在一个实施方式中，绒毛浆源自木质纤维素纤维。在一个实施方式中，绒毛浆源自从木材得到的木质纤维素纤维。在一个实施方式中，绒毛浆源自通过化学、机械、化学机械或热机械手段从木材得到的木质纤维素纤维。在一个实施方式中，绒毛浆源自通过化学制浆从木材得到的纤维素纤维。在一个实施方式中，绒毛浆源自通过酒精制浆、有机溶解制浆、酸性亚硫酸盐制浆、碱性亚硫酸盐制浆、中性亚硫酸盐制浆、碱性过氧化物制浆、Kraft制浆、Kraft-AQ制浆、多硫化物制浆或多硫化物-AQ制浆从木材的化学制浆得到的纤维素纤维。在一个实施方式中，绒毛浆源自通过用于制备吸收性制品(绒毛浆)的酒精制浆、有机溶解制浆、酸性亚硫酸盐制浆、碱性亚硫酸盐制浆、中性亚硫酸盐制浆、碱性过氧化物制浆、Kraft制浆、Kraft-AQ制浆、多硫化物制浆或多硫化物-AQ制浆从所述浆粕进一步去除木质素而从木材的化学制浆得到的纤维素纤维。在一个实施方式中，绒毛浆源自从Kraft制浆得到的纤维素绒毛浆。在一个实施方式中，绒毛浆源自从Kraft制浆得到的纤维素漂白绒毛浆。在一个实施方式中，绒毛浆源自从软木的Kraft制浆得到的纤维素漂白绒毛浆。在一个实施方式中，绒毛浆源自从南方软木的Kraft制浆得到的纤维素漂白绒毛浆。在一个实施方式中，绒毛浆源自从南方松的Kraft制浆得到的纤维素漂白绒毛浆。在一个实施方式中，绒毛浆源于南方软木。在一个实施方式中，绒毛浆源自南方松。

绒毛浆组合物可以由任何形式的浆粕生产，例如湿法片材，其经干燥以达到6％至11％范围内的水分含量。

在另一个方面，提供了制备绒毛浆组合物的方法。通过将化学发光体系合并到绒毛浆中来制备绒毛浆组合物。这可以使用允许绒毛浆用化学发光体系的一个或多个组分处理的各种方法来实现。绒毛浆的化学处理中的一个挑战是将化学物质保持在预期的化学发光反应不被过早触发的状态下，例如，在将经过处理的绒毛浆合并到吸收性制品中之前，所述吸收性制品然后经受液体污损。对于湿式最终应用，化学物质通常不能与水混合并且一起施用。因此，在一个说明性实施例中，荧光素酶或荧光素可以在湿法过程中进行微囊化和引入，其中非包封组分通过标准方法在非水性环境中施用于片材，所述标准方法例如涂布、浸渍或喷洒或印刷(或其组合)，然后在吸收性制品制造期间进行空气铺网操作。在另一个说明性实施例中，可以在吸收性制品制造期间的空气铺网操作之前，进一步制造并处理两片体系，一个含有荧光素酶，而另一个含有荧光素。在其它实施例中，一种化学物质可在湿法过程中添加，另一种可在随后的浆粕加工过程中添加；或者两种组分可在空气铺网过程期间或之前加入到浆粕中，例如通过用各种组分的非水溶液冲洗和/或喷洒绒毛化形式的浆粕。

在实施例中详细描述了根据所公开的实施方式形成绒毛浆组合物。

吸收性制品

在一个实施方式中，绒毛浆组合物可以合并到吸收性制品中。代表性吸收性制品包括儿童尿布、成人尿布、成人失禁产品、女性卫生用品、吸收性底垫和伤口护理敷料。例如，绒毛浆组合物可合并到吸收性制品的一个或多个吸收性层或部分中。

在另一个方面，提供一种吸收性制品。在一个实施方式中，所述吸收性制品包括液体可渗透的顶片，液体不可渗透的底片，设置在所述顶片与所述底片之间的绒毛浆，以及被配置为在与含水体系接触时产生可见光的化学发光体系。

代表性吸收性制品在图4A中以尿布100示出。然而，以下描述同样适用于所有类型的吸收性制品。现在参看图4B，尿布100以扁平形式示出。尿布100包括主体吸收性区域110和预期污损的目标区域120。

图4C示出穿过目标区域120的横截面200。在横截面200中，尿布100包括液体可渗透的顶片210，液体不可渗透的底片230以及捕获和分布层(ADL)220。ADL 220由绒毛浆形成或合并绒毛浆。化学发光体系被合并到顶片210、ADL 220和底片230中的一个或多个中，使得在尿布100的目标区域120接收污物时产生化学发光。

图4D示出类似于图4C所示但是添加了吸收芯240(例如，由合并有超吸收性聚合物的纤维基质形成)的尿布100的横截面200'。再次，化学发光体系被合并到所述层如顶片210、ADL 220、吸收芯240和底片230中的一个或多个中。吸收芯240可包括化学发光体系或其组分。

吸收性制品的化学发光体系如本文所述。然而，显然，化学发光体系不需要全部或部分地设置在绒毛浆内。

在一个实施方式中，化学发光体系包含荧光素和荧光素酶。在一个实施方式中，荧光素和荧光素酶都设置在绒毛浆内。在另一个实施方式中，荧光素和荧光素酶中的一种设置在绒毛浆内，另一种设置在吸收性产品的另一个层(例如，顶片或ADL)中，使得两种组分只有当被液体污物携带(例如，穿过顶片或ADL进入绒毛浆组合物中)时才组合。在一种实施方式中，绒毛浆包含荧光素而不是荧光素酶。在一种实施方式中，绒毛浆包含荧光素酶而不是荧光素。

在另一个实施方式中，化学发光体系设置在(例如，印刷到)底片的内表面上。

在一个实施方式中，荧光素和荧光素酶中的一种设置在绒毛浆内，另一种与顶片相结合并被配置为在暴露于液体污物下时运送到绒毛浆中。

在一个实施方式中，吸收性制品还包含如本文所公开的pH缓冲剂。在一个实施方式中，所述pH缓冲剂设置在绒毛浆内。

在一个实施方式中，吸收性制品还包含如本文所公开的光致发光化合物。在一个实施方式中，所述光致发光化合物设置在绒毛浆内。

在一个实施方式中，吸收性制品还包含如本文所公开的光致发光化合物和pH缓冲剂。在一个实施方式中，所述光致发光化合物和所述pH缓冲剂设置在绒毛浆内。

在一个实施方式中，pH缓冲剂、光致发光化合物、荧光素和荧光素酶设置在绒毛浆内。

在一个实施方式中，pH缓冲剂、光致发光化合物、荧光素和荧光素酶中的至少一种并非设置在绒毛浆内。

在一个实施方式中，吸收性制品还包括超吸收性聚合物(SAP)，例如合并在吸收芯中。在这种实施方式中，化学发光体系的至少一种组分可设置在SAP中，使得在来自污物的流体运送到吸收芯时产生化学发光。

在一个实施方式中，化学发光体系完全包含在吸收性制品的吸收芯中。由于吸收芯几乎总是一种多组分体系，因此存在着将化学发光体系合并到吸收芯中的一种以上的方法。例如，绒毛浆纤维可以是化学发光体系的载体。可选地，化学发光体系可以包含在合并到吸收性制品中的超吸收性颗粒内。

此外，如果只有一部分SAP颗粒或纤维含有化学发光体系化学物质，则可以实现期望的图案，例如在美学上令人愉悦的图案。

化学发光体系可以在制造时或在与最终产品组件完全分离的上游过程中加入到绒毛浆纤维中。如上所述，例如，化学发光体系可以在锤磨之前喷洒在绒毛浆片上或以其它方式合并到绒毛浆片中。

在另一个方面，还提供了制造吸收性制品的方法。吸收性制品是根据本领域技术人员已知的一般技术制造的，所述技术允许以本文公开的方式将化学发光体系合并到吸收性制品中。

以下实施例旨在是说明性而不是限制性的。

实施例

以下段落提供了制造和测试具有合并的化学发光体系的绒毛浆组合物的说明性方式的描述。还描述了针对仅荧光湿度指示剂的比较测试。结果说明了化学发光体系在黑暗中检测湿度的益处。可以透过已合并有化学发光体系的吸收性制品以及透过衣服看到化学发光。比较性的仅荧光体系需要额外的激发光源，并且不会透过衣服提供指示。

现在转向说明性样品，使呈片形式的南方软木浆粕纤维(例如，PW416，可获自Weyerhaeuser(Federal Way,WA))绒毛化。浆粕的平均体积密度经测量为0.522g/cc。

在中等至剧烈搅拌下，向1000ml甲醇(实验室试剂，纯度≥99.6％，CAS 179957)中加入0.1g至1g的L-抗坏血酸(ACS试剂，纯度≥99.0％，CAS 255564)，直至获得上清液。从未溶解的抗坏血酸盐倾析出上清液，并且获得澄清的含抗坏血酸的醇溶液。将所述溶液分成100cc批次并用于不同的处理。向含抗坏血酸的甲醇溶液中加入5mg至20mg的腔肠荧光素(93％纯度)并搅拌以完全溶解。

将绒毛化纤维(约1000g份)在腔肠荧光素溶液中冲洗，挤出溶液并真空干燥以回收醇。将海肾荧光素酶、长腹水蚤荧光素酶或者海肾荧光素酶蛋白和长腹水蚤荧光素酶蛋白的50:50混合物(荧光素酶的纯度为15％至20％)施用于干燥的绒毛浆。荧光素酶与荧光素的比率阐述为10mg至20mg荧光素酶:1mg荧光素。荧光剂例如绿色荧光蛋白(GFP)作为独立处理或与生物发光剂组合，遵循类似的程序。

通过将7g经过处理的绒毛纤维和等量的经过荧光素-荧光素酶处理的SAP(7g)和未处理的SAP置于6"空气铺网成型机中来制备吸收芯材料。使用含有经过荧光素-荧光素酶处理的SAP和绒毛浆以及经过荧光素-荧光素酶处理的绒毛但未处理的SAP作为婴儿尿布的一种组分的吸收芯来制造婴儿尿布。所述尿布用100ml盐水溶液润湿(以模拟尿布被尿液润湿)并且在夜间(黑暗)条件下目视观察润湿的生物发光效果。如图5中所示，生物发光体系在夜间条件下透过轻质棉织物有效地指示尿布的湿度。观察到光的强度得到良好维持，并且足够用于甚至在覆盖下和黑暗中的检测。

观察到较高量的荧光素酶倾向于增加化学发光的强度而不是持续时间，并且较低量的荧光素酶倾向于增加效应的持续时间而不是强度。

其它尿布成分(例如，ADL或其一部分，底片的顶层/内层(面对吸收芯)，吸收芯中使用的SAP等)也进行了所述的处理。在底片的情况下，并非冲洗整个底片，而是施加具有和不具有光致发光材料的1”宽度的荧光素-荧光素酶薄层涂层，并且该层消耗几乎1/10的所需材料。所有实施例与吸收芯样品类似地起作用，以在尿布中产生化学发光湿度检测。

图6示出了根据本公开的化学发光体系合并到干燥的湿法浆粕片中，并且显示了通过流体经毛细管上升进入片材中而触发的化学发光。

图7和图8示出了在润湿后在示例性婴儿尿布中发射的可见光的强度。

作为比较例，图9A显示了当在不存在任何生物发光化学物质的情况下在黑暗中被紫外光激发时，使用Tinopal(Elcowhite TS，来自Greenville Colorants,Jersey City,NJ)和罗丹明(Greenville Colorants)在聚乙烯醇基质(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO)中的荧光混合物处理的浆粕的发光。图9B与图9A相同，但是浆粕由类似于图5的实施例的覆盖物的轻质棉布覆盖并放置在紫外光下。在图9B中，浆粕是不可见的，表明无法在覆盖下检测到光。这是因为，为了使紫外光激发荧光化学物质，它必须首先通过棉布。因此，如果外部光源被阻挡，则荧光剂不能被激发并发光。因为婴儿和成年患者通常在尿布和成人失禁产品上穿着衣服和/或在睡觉时使用覆盖物，所以这些材料将阻挡激发荧光化学物质所需的光源并限制其作为夜间检测工具的使用。此外，荧光剂的功能性进一步受挫，因为许多家用洗涤剂含有荧光增白剂以改善织物的白度，并且这些荧光增白剂吸收紫外光，从而在尿布或成人失禁产品在衣服或其它覆盖物下穿着或使用时剥夺荧光化学物质激发和发射可见光的机会。此外，当然，通过减弱的紫外光发出的荧光必须使透过织物的回程光可见。

化学发光不需要这样的条件。此外，在如某些实施方式中公开的生物发光和荧光化学的组合的情况下，触发荧光化学物质的激发的光源由与荧光化学物质进行光通信的生物发光内部提供。在这种情况下，即使外部光源不可用或被完全阻挡，但由于生物发光的存在，荧光化学物质仍将起作用。

虽然已经示出和描述了说明性的实施方式，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种改变。

其中要求独占性或特权的本发明的实施方式在本发明的权利要求书中被限定。

Claims (20)

1.绒毛浆组合物，其包含绒毛浆和化学发光体系，所述化学发光体系被配置为在与含水体系接触时产生可见光，其中所述化学发光体系包含选自以下的至少一种组分：荧光素和荧光素酶。

2.根据权利要求1所述的绒毛浆组合物，其中所述绒毛浆组合物包含荧光素和荧光素酶。

3.根据权利要求1所述的绒毛浆组合物，其中所述绒毛浆组合物包含荧光素，所述荧光素选自：腔肠荧光素、腰鞭毛虫荧光素、细菌荧光素、真菌荧光素、萤火虫荧光素和海萤荧光素。

4.根据权利要求1所述的绒毛浆组合物，其中所述绒毛浆组合物包含以所述绒毛浆的重量计浓度为0.01％至2％的荧光素。

5.根据权利要求1所述的绒毛浆组合物，其中所述绒毛浆组合物包含荧光素酶，所述荧光素酶选自：长腹水蚤(Gaussia)荧光素酶、海肾(Renilla)荧光素酶、腰鞭毛虫荧光素酶、萤火虫荧光素酶、真菌荧光素酶、细菌荧光素酶和海萤荧光素酶。

6.根据权利要求1所述的绒毛浆组合物，其中所述绒毛浆组合物包含以所述绒毛浆的重量计浓度为0.1％至20％的荧光素酶。

7.根据权利要求1所述的绒毛浆组合物，其中所述化学发光体系包含腔肠荧光素作为所述荧光素以及包含长腹水蚤荧光素酶或海肾荧光素酶。

8.根据权利要求1所述的绒毛浆组合物，其还包含pH缓冲剂，该pH缓冲剂被配置以提供所述含水体系在4.0至8.5的pH之间的缓冲。

9.根据权利要求8所述的绒毛浆组合物，其中所述pH缓冲剂选自：碳酸氢钠、乙酸钠、柠檬酸钠、乳酸钠、乳酸柠檬酸钠、硼酸钠、乙酸钙、柠檬酸钙、溴化钙、葡萄糖酸钙、乳酸钙、乳酸苹果酸钙、碳酸钙、碳酸氢钙、磷酸二氢钾和其组合。

10.根据权利要求8所述的绒毛浆组合物，其中所述pH缓冲剂被配置以延长在与所述含水体系接触时所述可见光的持续时间。

11.根据权利要求1所述的绒毛浆组合物，其还包含光致发光化合物，所述光致发光化合物具有的光致发光吸收波长范围与所述化学发光体系的化学发光发射波长范围重叠，其中所述光致发光化合物具有的光致发光发射波长范围与所述化学发光发射波长范围不同。

12.根据权利要求11所述的绒毛浆组合物，其中所述光致发光化合物选自荧光化合物和磷光化合物。

13.根据权利要求11所述的绒毛浆组合物，其中所述光致发光化合物以所述绒毛浆的重量计0.01％至2％的量存在。

14.根据权利要求1所述的绒毛浆组合物，其中所述可见光具有0.5至6小时的持续时间。

15.吸收性制品，其包括：

顶片，其是液体可渗透的；

底片，其是液体不可渗透的；

绒毛浆，其被设置在所述顶片与所述底片之间；和

化学发光体系，其被配置为在与含水体系接触时产生可见光，其中所述化学发光体系包含荧光素和荧光素酶。

16.根据权利要求15所述的吸收性制品，其中所述荧光素和所述荧光素酶都被设置在所述绒毛浆内。

17.根据权利要求15所述的吸收性制品，其中所述荧光素或所述荧光素酶中的一种被设置在所述绒毛浆中并且另一种与所述顶片相结合并被配置为在暴露于液体污物下时进入到所述绒毛浆中。

18.根据权利要求15所述的吸收性制品，其还包含pH缓冲剂，该pH缓冲剂被配置以提供所述含水体系在4.0至8.5的pH之间的缓冲。

19.根据权利要求15所述的吸收性制品，其还包含光致发光化合物，所述光致发光化合物具有的光致发光吸收波长范围与所述化学发光体系的化学发光发射波长范围重叠，其中所述光致发光化合物具有的光致发光发射波长范围与所述化学发光发射波长范围不同。

20.根据权利要求15所述的吸收性制品，其还包含超吸收性聚合物。