CN111701573A - 用于制造吸水材料的方法和装置以及在猫砂中的用途 - Google Patents
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Abstract
提供了用于制造吸水材料的颗粒的方法。所述方法包括：向表面上提供由包括吸水多糖的吸收性粉末组成的粉末床；从溶液分配器释放水溶液以接触所述粉末床，从而形成经溶液浸渍的潮湿材料；使经溶液浸渍的潮湿材料在基本上无剪切的条件下附聚以形成附聚的潮湿材料，所述经溶液浸渍的潮湿材料被所述表面支撑；和干燥所述附聚的潮湿材料，从而形成颗粒。
Description
本申请是中国发明申请(发明名称：用于制造吸水材料的方法和装置以及在猫砂中的用途，申请日：2015年9月30日；申请号：201580065328.4)的分案申请。
技术领域
技术领域涉及吸收性材料，并且更具体地涉及用于制造可例如在猫砂(litter)中使用的吸水材料的颗粒的方法和装置。
背景技术
水吸收性材料例如超吸收性材料(包括多糖和超吸收性聚合物)可用于不同领域。例如，超吸收性材料可用于宠物砂、家用制品、密封材料、用于农产品用于土壤改良、石油钻探、抗凝结涂料的保湿剂、农业/园艺中的储水材料、吸收性纸制品、绷带和手术垫、一次性卫生产品(例如尿布、失禁制品、女性卫生用品、无尘纸(airlaids)和吸收性敷料)、伤口敷料或作为化学吸收剂。
在已知的水吸收性材料中，多糖和多糖混合物已被广泛地使用，单独地或与无机吸收性材料例如页硅酸盐一起。更广泛使用的多糖典型地基于淀粉和/或纤维素，并且页硅酸盐可包括例如膨润土。
用于制造这样的吸收性材料的许多方法是已知的，并且包括例如造粒。广泛使用的造粒方法是湿法造粒，包括例如高剪切混合物造粒、流化床造粒、挤出-滚圆和喷雾干燥。已知湿法造粒具有许多优点，例如增加材料的密度、与其它一些方法相比提供在材料中的感兴趣的化合物的更好分布、减少粉尘危害、防止粉末隔离(偏析)和增加其它疏水性材料的亲水性。
然而，湿法制粒也具有许多缺点。例如，造粒可为昂贵的，因为其经常需要合格的人员、大的操作空间和特殊的装置。湿法制粒还典型地具有高的能量需求。材料损耗可在各加工阶段期间发生，并且配制成分之间的不相容性在加工期间典型地加剧。更具体地，高剪切混合物造粒有时可导致材料的机械降解(劣化)。
流化床造粒和挤出-滚圆经常是劳动密集型和耗时的，并且具有各种其它挑战。
因此，仍然需要克服上述问题的至少一个的用于制造吸水材料的方法和装置。
发明内容
在一些实施方案中，提供了用于制造吸水材料的方法，包括：向表面上提供包括吸水多糖的吸收粉末，从而获得粉末床；从溶液分配器释放水溶液以接触所述粉末床，从而形成经溶液浸渍的潮湿材料；保持所述经溶液浸渍的潮湿材料被所述表面支撑和在基本上无剪切的条件下，直至所述经溶液浸渍的潮湿材料附聚以产生附聚的潮湿材料；和干燥所述附聚的潮湿材料，从而形成所述吸水材料。
在一些实施方案中，所述表面为基本上平坦的表面。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括将经溶液浸渍的潮湿材料转移远离溶液分配器。
在一些实施方案中，所述粉末床相对于所述溶液分配器平移。
在一些实施方案中，释放水溶液包括在重力下将所述水溶液倒在所述粉末床上。
在一些实施方案中，释放水溶液在所述粉末床上方最多10cm的距离处进行。
在一些实施方案中，进行释放水溶液，使得所述水溶液在接触所述粉末床时具有至多1.5m/s的速度。
在一些实施方案中，进行释放水溶液的步骤，使得所述吸收粉末的第一部分用于形成附聚的潮湿材料并且所述吸收粉末的第二部分保留作为残余粉末。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括将所述残余粉末从所述附聚的潮湿材料分离。
在一些实施方案中，将所述残余粉末从所述附聚的潮湿材料分离包括筛分。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括再循环所述残余粉末的至少一部分以作为所述粉末床的部分再使用。
在一些实施方案中，所述表面基本上水平地延伸。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括控制粉末床的厚度。
在一些实施方案中，所述厚度为约1cm至约5cm。
在一些实施方案中，所述吸收粉末进一步包括与吸水多糖混合的第二多糖。
在一些实施方案中，所述第二多糖包括结晶(性)多糖。
在一些实施方案中，所述结晶多糖包括纤维素、纤维素衍生物或其混合物。
在一些实施方案中，所述纤维素包括微晶纤维素(MCC)、纳米晶纤维素(NCC)或其混合物。
在一些实施方案中，所述吸水多糖包括淀粉、改性淀粉、纤维素衍生物、藻酸盐、藻酸盐衍生物、胶凝多糖或其混合物。
在一些实施方案中，所述吸水多糖包括预胶凝的淀粉。
在一些实施方案中，吸水材料的颗粒具有约0.5mL/g至约2.0mL/g的有效孔隙度。
在一些实施方案中，所述有效孔隙度为约0.8mL/g至约1.2mL/g。
在一些实施方案中，所述有效孔隙度为约0.9mL/g至约1.1mL/g。
在一些实施方案中，吸水材料的颗粒具有拥有大于约20μm的等效直径(当量直径)的孔。
在一些实施方案中，所述等效直径为约20μm至约40μm。
在一些实施方案中，所述等效直径为约20μm至约30μm。
在一些实施方案中，所述吸水材料的颗粒具有大于约900％的自由溶胀度。
在一些实施方案中，所述吸水材料的颗粒具有大于约1000％的自由溶胀度。
在一些实施方案中，干燥包括在真空下干燥。
在一些实施方案中，干燥包括通过加热干燥。
在一些实施方案中，干燥通过加热到环境温度至约65℃的温度而进行。
在一些实施方案中，所述吸水材料的颗粒具有约0.20g/cm3至约0.39g/cm3的密度。
在一些实施方案中，所述密度为约0.25g/cm3至约0.35g/cm3。
在一些实施方案中，所述密度为约0.30g/cm3至约0.35g/cm3。
在一些实施方案中，所述吸收粉末进一步包括硬脂酸镁、硅藻土、碳酸镁和滑石的至少一种。
在一些实施方案中，将所述水溶液以离散的液滴的形式释放到粉末床上使得：所述经溶液浸渍的潮湿材料以经溶液浸渍的潮湿颗粒的形式产生；所述附聚的潮湿材料以附聚的潮湿颗粒的形式产生；和所述吸水材料以吸水材料的颗粒的形式产生。
在一些实施方案中：所述吸水材料是用于检测动物排泄物中的可检测物质的显色(发色)吸收性材料；和所述水溶液为显色溶液，其包括：触发剂，和在所述触发剂和可检测物质的存在下能氧化成为着色和/或荧光物质的显色指示剂，和
在一些实施方案中：所述可检测物质包括过氧化物酶或伪过氧化物酶(假过氧化物酶)；和所述触发剂包括对动物排泄物中的过氧化/伪过氧化活性响应(起反应)的氧化剂。
在一些实施方案中，所述可检测物质包括血液。
在一些实施方案中，所述氧化剂包括氢过氧化物、氢过氧化物前体或其混合物。
在一些实施方案中：所述可检测物质包括葡萄糖；和所述触发剂包括催化体系，其包括氧化还原酶和过氧化物酶或伪过氧化物酶。
在一些实施方案中，所述氧化还原酶包括葡萄糖氧化酶。
在一些实施方案中，所述过氧化物酶包括辣根过氧化物酶。
在一些实施方案中，提供了用于制造吸水材料的颗粒的系统，包括：表面；配置为将吸收粉末混合物释放到所述表面上从而形成粉末床的粉末进料器；溶液分配器，用于将水溶液的离散的液滴滴落在粉末床上，使得所述液滴被相应量的吸收粉末混合物浸渍，从而形成彼此分离的且被所述表面支撑的经溶液浸渍的潮湿颗粒；和干燥单元，用于干燥经溶液浸渍的潮湿颗粒，从而形成所述吸水材料的颗粒。
在一些实施方案中，所述表面为基本上平坦的表面。
在一些实施方案中，所述表面为传送(输送)表面。
在一些实施方案中，所述传送表面配置为将经溶液浸渍的潮湿材料转移远离溶液分配器。
在一些实施方案中，所述传送表面配置为以相对于溶液分配器的平移运动转移所述粉末床。
在一些实施方案中，所述溶液分配器配置为在所述粉末床上方最多10cm的距离处释放所述水溶液。
在一些实施方案中，所述溶液分配器配置为释放所述水溶液使得所述水溶液在接触所述粉末床时具有至多1.5m/s的速度。
在一些实施方案中，所述溶液分配器释放所述水溶液，使得所述吸收粉末的第一部分用于形成附聚的潮湿材料并且所述吸收粉末的第二部分保留作为残余粉末。
在一些实施方案中，所述系统进一步包括位于传送表面上或嵌在传送表面中的第一筛，用于再循环所述残余粉末。
在一些实施方案中，所述系统进一步包括位于传送表面上或嵌在传送表面中的第二筛，用于收取经溶液浸渍的潮湿颗粒。
在一些实施方案中，提供了用于制造吸水材料的颗粒的方法，包括：
向表面上提供包括吸水多糖的吸收粉末，从而获得粉末床；
水溶液作为离散的液滴从溶液分配器滴落以接触粉末床且变得被吸收粉末浸渍以形成对应的经溶液浸渍的潮湿颗粒；
处理经溶液浸渍的潮湿颗粒以保持彼此隔离直至经溶液浸渍的潮湿颗粒附聚，从而形成相应的附聚的潮湿颗粒；和
干燥稳定的潮湿颗粒以产生吸水材料的颗粒。
在一些实施方案中，使所述粉末床与所述水溶液接触，使得经溶液浸渍的潮湿材料相对于所述表面保持为间隔的关系。
在一些实施方案中，使所述粉末床和所述水溶液接触，使得基本上全部水溶液保留在经溶液浸渍的潮湿颗粒中。
在一些实施方案中，提供了用于制造吸水材料的颗粒的方法，包括：
向表面上提供包括吸水多糖的吸收粉末，从而获得粉末床；
从溶液分配器以离散的液滴的形式释放水溶液以接触所述粉末床，从而形成经溶液浸渍的潮湿颗粒；
保持经溶液浸渍的潮湿颗粒被所述表面支撑且在基本上无剪切的条件下，直至经溶液浸渍的潮湿颗粒附聚以产生附聚的潮湿颗粒；和
干燥附聚的潮湿颗粒、从而形成所述吸水材料的颗粒。
在一些实施方案中，提供了制造用于动物砂的显色吸收性材料的颗粒的方法，所述方法包括：
向表面上提供包括吸水多糖的吸收粉末，从而获得粉末床；
通过添加显色剂和氧化剂或通过添加显色剂和第一催化化合物(催化剂)至溶剂中而提供显色溶液；
从溶液分配器以离散的液滴的形式释放所述显色溶液以接触所述粉末床，从而形成经溶液浸渍的潮湿材料；
保持经溶液浸渍的潮湿材料被所述表面支撑且在基本上无剪切的条件下，直至经溶液浸渍的潮湿材料附聚以产生附聚的潮湿颗粒；和
干燥附聚的潮湿颗粒、从而形成显色吸收性材料的颗粒。
在一些实施方案中，所述水溶液包括比色pH指示剂并且所述吸水材料为用于测量接触吸水材料的物质的pH的显色吸收性材料。
在一些实施方案中，所述pH指示剂包括甲基紫、百里酚蓝、苄基橙、溴酚蓝、刚果红、甲基橙、甲基红、溴甲酚紫、溴百里酚蓝、酚红、甲酚红、百里酚蓝、酚酞、百里酚酞、茜素黄R或其组合。
在一些实施方案中，所述pH指示剂包括Bogen(伯根)通用指示剂。
在一些实施方案中，提供了用于动物砂的显色吸收性材料，包括：
包括用于测定动物排泄物的pH的pH指示剂的显色指示剂；和
用于吸收动物排泄物的多孔的吸收材料，所述吸收材料包括：
为所述显色吸收性材料提供吸收性质的吸水多糖；和
为所述显色吸收性材料提供结构完整性的第二多糖。
在一些实施方案中，所述第二多糖包括结晶多糖。
在一些实施方案中，所述结晶多糖包括纤维素、纤维素衍生物或其混合物。
在一些实施方案中，所述纤维素包括微晶纤维素(MCC)、纳米晶纤维素(NCC)或其混合物。
在一些实施方案中，所述吸收材料包括：
约35重量％至约65重量％的吸水多糖；和
约35重量％至约65重量％的第二多糖。
在一些实施方案中，所述吸收材料包括：
约45重量％至约55重量％的吸水多糖；和
约45重量％至约55重量％的第二多糖。
在一些实施方案中，提供了用于动物砂的显色吸收性材料，包括：
包括用于测定动物排泄物的pH的pH指示剂的显色指示剂；和
用于吸收动物排泄物的多孔的吸收材料，所述吸收材料包括吸水多糖，
其中所述显色吸收性材料具有约0.20g/cm3至约0.39g/cm3的密度。
在一些实施方案中，所述显色吸收性材料的密度为约0.25g/cm3至约0.35g/cm3。
在一些实施方案中，所述显色吸收性材料的密度为约0.30g/cm3至约0.35g/cm3。
在一些实施方案中，提供了用于动物砂的显色吸收性材料，包括：
包括用于测定动物排泄物的pH的pH指示剂的显色指示剂；和
用于吸收动物排泄物的多孔的吸收材料，所述吸收材料包括吸水多糖，
其中所述显色吸收性材料为具有约0.5mL/g至约2.0mL/g的有效孔隙度的多孔材料。
在一些实施方案中，所述有效孔隙度为约0.6mL/g至约1.5mL/g。
在一些实施方案中，所述有效孔隙度为约0.8mL/g至约1.2mL/g。
在一些实施方案中，所述有效孔隙度为约0.9mL/g至约1.1mL/g。
在一些实施方案中，所述显色吸收性材料具有拥有大于约20μm的等效直径的孔。
在一些实施方案中，所述显色吸收性材料具有拥有约20μm至约40μm的等效直径的孔。
在一些实施方案中，所述显色吸收性材料具有拥有约20μm至约30μm的等效直径的孔。
在一些实施方案中，所述材料具有大于约900％的自由溶胀度。
在一些实施方案中，所述材料具有大于约1000％的自由溶胀度。
在一些实施方案中，提供了用于动物砂的显色吸收性材料，包括：
包括用于测定动物排泄物的pH的pH指示剂的显色指示剂；和
用于吸收动物排泄物的多孔的吸收材料，所述吸收材料包括：
为所述显色吸收性材料提供吸收性质的吸水多糖；和
超吸收性聚合物(SAP)。
在一些实施方案中，所述吸收材料包括最高达约3重量％的SAP。
在一些实施方案中，所述吸收材料包括约1重量％至约3重量％的SAP。
在一些实施方案中，所述吸收材料包括约1重量％至约2重量％的SAP。
在一些实施方案中，所述SAP包括聚(丙烯酸)和聚(甲基丙烯酸)、或其盐的至少一种。
在一些实施方案中，提供了用于动物砂的显色吸收性材料，其包括：
包括用于测定动物排泄物的pH的pH指示剂的显色指示剂；和
用于吸收动物排泄物的多孔的吸收材料，所述吸收材料包括：
为所述显色吸收性材料提供吸收性质的吸水多糖；和
为所述显色吸收性材料提供结构完整性的第二多糖，
其中所述显色吸收性材料为具有如下的多孔材料：
约20％至约40％的有效孔隙度；和
约0.20g/cm3至约0.39g/cm3的密度。
在一些实施方案中，所述吸水多糖包括淀粉、改性淀粉、纤维素衍生物或胶凝多糖、或其混合物。
在一些实施方案中，所述吸水多糖包括预胶凝的淀粉。
在一些实施方案中，所述纤维素衍生物包括纤维素酯或纤维素醚、或其混合物。
在一些实施方案中，所述纤维素衍生物包括羧甲基纤维素(CMC)。
在一些实施方案中，所述胶凝多糖包括琼脂-琼脂、瓜尔胶或黄原胶、或其混合物。
在一些实施方案中，所述显色指示剂分布在所述吸收材料内。
在一些实施方案中，所述pH指示剂包括甲基紫、百里酚蓝、苄基橙、溴酚蓝、刚果红、甲基橙、甲基红、溴甲酚紫、溴百里酚蓝、酚红、甲酚红、百里酚蓝、酚酞、百里酚酞、茜素黄R或其组合。
在一些实施方案中，所述pH指示剂包括Bogen通用指示剂。
如权利要求54至85任一项中所定义的显色吸收性材料作为与动物砂组合的显色颗粒的用途。
在一些实施方案中，动物砂包括基于粘土的颗粒、纤维素颗粒、基于珍珠岩的颗粒、基于二氧化硅的颗粒、基于玉米的颗粒、基于纸的颗粒或基于小麦的颗粒、或其组合。
在一些实施方案中，基于粘土的颗粒包括蒙脱石。
在一些实施方案中，基于粘土的颗粒包括膨润土。
在一些实施方案中，提供了如本文中所述的显色吸收性材料用于测量动物排泄物中的pH的用途。
在一些实施方案中，所述显色颗粒基本上均匀地分布在动物砂的顶面上。
在一些实施方案中，所述显色颗粒基本上均匀地分布在动物砂内。
在一些实施方案中，所述显色颗粒根据其制造方法包括团粒(小球，pellet)、粒料(granule)、盘状物、方形物。
附图说明
图1为在用于检测动物排泄物中的血液的显色吸收性材料的颗粒中发生的反应途径的图解。
图2为在用于检测动物排泄物中的葡萄糖的显色吸收性材料的颗粒中发生的反应途径的图解。
图3A显示在与经稀释的血液溶液接触的30分钟、2小时和18小时后的显色吸收性材料颗粒的6个样品的照片。
图3B显示在与经稀释的血液溶液接触的30分钟、2小时和18小时后的包括1％超吸收性聚合物的显色吸收性材料的颗粒的6个样品的照片。
图3C显示在与经稀释的血液溶液接触的30分钟、2小时和18小时后的包括2％超吸收性聚合物的显色吸收性材料的颗粒的6个样品的照片。
图3D显示在与经稀释的血液溶液接触的30分钟、2小时和18小时后的包括3％超吸收性聚合物的显色吸收性材料的颗粒的6个样品的照片。
图4显示包括在与经稀释的血液溶液接触的6小时30分钟和22小时后的包括的显色吸收性材料的颗粒的三个样品的照片。
图5显示包括在与不同浓度的葡萄糖溶液接触的1分钟和10分钟后的显色吸收性材料的颗粒的样品的照片。
图6A为显示挤出淀粉颗粒表面的×200扫描电子显微照片(对比图)。
图6B为显示其中在挤出期间注入气体的挤出淀粉颗粒的表面的×200扫描电子显微照片(对比图)。
图6C为显示显色吸收性材料的颗粒的表面的×200扫描电子显微照片，其中吸收材料包括50％PGS和50％MCC。
图6D为显示压制的纤维素的颗粒表面的×200扫描电子显微照片(对比图)。
图7A为显示通过冷冻-破裂获得的挤出淀粉颗粒的横截面的×200扫描电子显微照片(对比图)。
图7B为显示其中在挤出期间注入气体的挤出淀粉颗粒的横截面的×200扫描电子显微照片。所述横截面通过冷冻-破裂获得(对比图)。
图7C为显示显色吸收性材料的颗粒的横截面的×200扫描电子显微照片，其中吸收材料包括50％PGS和50％MCC。
图8A为显示通过冷冻-破裂获得的挤出淀粉颗粒的横截面的×400扫描电子显微照片(对比图)。
图8B为显示其中在挤出期间注入气体的挤出淀粉颗粒的横截面的×400扫描电子显微照片。所述横截面通过冷冻-破裂获得(对比图)。
图8C为显示显色吸收性材料的颗粒的横截面的×400扫描电子显微照片，其中吸收材料包括50％PGS和50％MCC。
图9显示以下的照片：挤出淀粉颗粒(9A，对比)、其中在挤出期间注入气体的挤出淀粉颗粒(9B，对比)、其中吸收材料包括50％PGS和50％MCC的显色吸收性材料的颗粒(9C)、和压制的纤维素的颗粒(9D，对比)。
图10显示用于制造吸水材料的颗粒的装置的示意图。
具体实施方式
本文中所述的技术涉及用于制造吸水材料的方法和系统。
所述方法包括：向表面上提供包括吸水多糖的吸收粉末，从而获得粉末床；从溶液分配器释放水溶液以接触所述粉末床，从而形成经溶液浸渍的潮湿材料；保持经溶液浸渍的潮湿材料被所述表面支撑且在基本上无剪切的条件下，直至经溶液浸渍的潮湿材料附聚以产生附聚的潮湿材料；和干燥所述附聚的潮湿材料，从而形成吸水材料。
应理解，术语“吸水材料”通常指可吸收和保留水性(含水)液体(即，包含水的液体)的材料。所述吸水材料可包括糖(糖类)、多糖、合成的吸收性聚合物、粘土、或其组合。在一些实施方案中，所述吸水材料以吸水材料的颗粒的形式制造。
此外，本文描述的一些实施方案包括制造用于制造显色吸水材料的颗粒的方法，所述显色吸水材料用于检测与动物排泄物中的血液存在相关的疾病例如尿道疾病、出血或癌症，或与动物排泄物中高于正常的葡萄糖水平相关的疾病例如糖尿病。
应理解，术语“颗粒”指通过制造方法获得的各种形状的材料的离散的块(片，piece)。任选地，颗粒可通常具有拥有范围2.5mm至10mm的平均直径的圆形横截面。任选地，所述颗粒包括粒料。
下面更详细地描述所述方法和系统的一些实施方式。
用于制造吸水材料的颗粒的方法
如本文中所述的，所述吸水材料可以吸水材料的颗粒的形式制造。然而，将理解，所述吸水材料也可以其它形式例如二维或一维结构体制造。二维结构体的非限制性实例包括吸水材料的连续片材，任选地具有至少几厘米的长度和宽度以及在2.5mm和10mm之间的厚度。一维结构体的非限制性实例包括通常伸长的(细长的)结构体例如伸长的圆柱体，任选地具有至少几厘米的长度以及在2.5mm和10mm之间的直径。还应注意，一维和二维结构体可任选地被切割或研磨以获得吸水材料的颗粒。
取决于吸水材料的颗粒的应用和用途来选择吸收粉末和/或水溶液的组成，或选择吸收粉末和/或水溶液的组成以获得一些期望的物理化学性质。例如，通过控制所述方法的操作参数、吸收粉末的组成和/或水溶液的组成，吸水材料的颗粒可具有比通过已知方法(例如湿法造粒或挤出)制造的其它吸收颗粒更低的密度和/或更高的孔隙度。此外，吸收粉末的一些组成允许经溶液浸渍的潮湿材料更容易地附聚，例如无需在与水溶液接触后混合经溶液浸渍的潮湿材料或使经溶液浸渍的潮湿材料经受剪切。
用于制造吸水材料的颗粒的方法包括向表面上提供吸收粉末，从而形成粉末床。所述吸收粉末可包括以下的至少一种：吸水材料的吸水组分，例如粉末形式的多糖或其它吸水化合物或若干种粉末形式的多糖或其它吸水化合物的混合物。
该表面可为可向其上设置所述吸收粉末的任何合适的二维结构。所述表面可为弯曲或基本上平坦的。在一些实施方案中，所述表面是基本上平坦的表面，其可为水平或倾斜的。理解，“基本上平坦的”意为所述表面是大体平坦的且在平面中，尽管对于所述表面可存在较小的表面粗糙度。例如，基本上平坦的表面可包括桌面、实验台的工作表面、通风橱的工作表面、或传送带或其它类型的传送机的顶面。理解，所述表面可为固定或移动的。移动表面可连续地或仅在一些时间段内处于运动。在一些实施方案中，粉末床以在约0.5cm和约5cm之间、或在1cm和2cm之间的厚度D提供在所述表面上。
所述方法还包括从溶液分配器中释放水溶液以接触粉末床，从而形成经溶液浸渍的潮湿材料。理解，经溶液浸渍的潮湿材料对应于如下的量的粉末床的吸收粉末：其已经与水溶液接触，且其尚未附聚成附聚的潮湿材料或附聚的潮湿颗粒。
理解，表述“水溶液”指其中溶剂包括水的溶液。例如，且不是限制性的，水溶液可包括水和其它与水可混溶的溶剂如丙酮、乙醇、甲醇和/或异丙醇。例如，水溶液可包括水和丙酮的混合物、水和乙醇的混合物或水和异丙醇的混合物。还理解，水溶液可包括其它化合物，例如化学活性化合物或药学活性化合物。在一些实施方案中，溶剂包括至少50重量％的水。在一些实施方案中，如将在下面进一步详细描述的，其它化合物可包括显色指示剂和/或氧化剂。
在一些实施方案中，释放水溶液包括在重力下将水溶液倒在粉末床上。倒水溶液可例如如下进行：通过将水溶液的连续流倒在粉末床上、将水溶液喷射到粉末床上(即在压力下)，或通过将水溶液以离散的液滴的形式滴落。例如，当倒水溶液包括将水溶液以离散的液滴的形式滴落到粉末床上时，附聚的潮湿材料以附聚的潮湿颗粒的形式产生。
水溶液可从一距离处释放到粉末床上。所述距离选择为足以使得水溶液能够渗透至粉末床中，而基本上不移动粉末床。在通过将水溶液以离散的液滴的形式滴落而释放水溶液的情况下，可选择所述距离使得液滴和粉末床之间的冲击使液滴的破裂最小化并且使可污染粉末床的微滴的产生最小化。例如，在一些实施方案中，该距离可为在粉末床上方至多10cm，例如在粉末床上方的5cm和10cm之间，或使得所述水溶液在接触粉末床时具有至多1.5m/s、或在1m/s至1.5m/s之间的速度。
任选地，可进行滴落水溶液，使得水溶液的各液滴在不同的位置处接触粉末床。任选地，可进行滴落水溶液，使得接触粉末床的水溶液的各液滴形成对应的经溶液浸渍的潮湿颗粒。在一些实施方案中，所述方法包括处理经溶液浸渍的潮湿颗粒以保持彼此分离，直至经溶液浸渍的潮湿颗粒附聚，从而形成相应的附聚的潮湿颗粒。
在一些实施方案中，所述方法包括保持经溶液浸渍的潮湿材料被所述表面支撑且在基本上无剪切的条件下，直至经溶液浸渍的潮湿材料附聚以产生附聚的潮湿材料。换而言之，在粉末床与水溶液接触之后，经溶液浸渍的潮湿材料保持与所述表面接触且在基本上无剪切的条件(或非常低的剪切条件)下，直至产生附聚的材料。理解，经溶液浸渍的潮湿材料“被所述表面支撑”或“保持与所述表面接触”意为经溶液浸渍的潮湿材料可直接地被所述表面支撑(或与所述表面直接接触)或者通过粉末床的在下部分间接地被所述表面支撑，其未与水溶液接触。
在一些实施方案中，粉末床具有防止所述溶液通过粉末床并与所述表面直接接触的厚度D。换而言之，所述粉末床和所述溶液可接触，使得经溶液浸渍的潮湿材料相对于所述表面保持为间隔的关系-在这样的情况下，理解，如本文中所解释的，经溶液浸渍的潮湿材料通过粉末床的在下部分间接地被所述表面支撑。还理解，被所述表面支撑的材料可相对于所述表面是基本上不动的，或可相对于所述表面移动。
应理解，“基本上无剪切”或“非常低的剪切”的条件意为经溶液浸渍的潮湿材料不经受这样的剪切力，所述剪切力足够强以引起经溶液浸渍的潮湿材料的机械变形。例如，吸收粉末和水溶液未被机械混合或挤出。还理解，通过任选地将经溶液浸渍的潮湿材料在传送带或其它类型的传送机上传送所引起的剪切力被认为是可忽略的，使得在附聚期间经溶液浸渍的潮湿材料在传送机上的转移(移动)被认为是在表述“基本上无剪切的条件”的范围内。
理解，术语“附聚”(或对应的动词“附聚”)指经溶液浸渍的潮湿材料聚集以集合、形成或定形(结晶)成为球、团、簇或更大的聚集体(即，粒子(grain)或粒料)。附聚通过如下导致：通过水溶液(也称作附聚液体)润湿粉末床，和随后经润湿的粉末(即，经溶液浸渍的潮湿材料)的颗粒附着在一起以形成球、团、簇或更大的聚集体(即，附聚的潮湿材料)。取决于吸收粉末和水溶液的组成，经溶液浸渍的潮湿材料附聚以产生附聚的潮湿材料可耗费在1秒和几分钟(例如，2或3分钟)之间或在几秒(例如，5或10秒)和1分钟之间的附聚期。理解，在附聚期期间，经溶液浸渍的潮湿材料可在所述表面上移动或相对于所述表面保持基本上不动。
所述方法还包括干燥所述附聚的潮湿材料，从而形成所述吸水材料的颗粒。在一些实施方案中，干燥在真空下进行。在一些实施方案中，干燥通过在环境温度至约65℃的温度下加热进行。干燥例如可在干燥箱或旋转蒸发器中进行。
任选地，所述方法可进一步包括将经溶液浸渍的潮湿材料转移远离溶液分配器，例如在传送带上。经溶液浸渍的潮湿材料可相对于溶液分配器平移。典型地，粉末床在溶液分配器下方通过，但是其它配置也是可能的。
任选地，可释放水溶液以接触吸收粉末的一部分以形成附聚的潮湿材料，而吸收粉末的另一部分可保留作为残余粉末。所述残余粉末可从附聚的潮湿材料分离，例如通过筛分，并且残余粉末的至少一部分可被再循环以形成粉末床的一部分。
如本文所解释的，选择吸收粉末的组成，使得附聚可在基本上无剪切的条件下进行。为此，吸收粉末包括吸水多糖。所述吸水多糖为吸水材料提供吸收性质。在一些实施方案中，所述吸水多糖可为淀粉、改性淀粉、支链淀粉、直链淀粉、改性直链淀粉、纤维素衍生物、藻酸盐、藻酸盐衍生物、胶凝多糖或其混合物。淀粉和改性淀粉的非限制性实例为淀粉粒、预胶凝的淀粉、蜡状淀粉、阴离子淀粉、阳离子淀粉、分级淀粉、交联的淀粉或其混合物。这样的淀粉可得自许多来源，包括，但不限于，小麦、玉米、荞麦、马铃薯、木薯(cassaya)、高粱、粟、燕麦、竹芋、大麦、豆类、豌豆、大米、黑麦及其混合物。纤维素衍生物的非限制性实例为纤维素酯和纤维素醚、或其混合物。纤维素醚的非限制性实例为羧甲基纤维素(CMC)。胶凝多糖的非限制性实例为琼脂-琼脂、瓜尔胶和黄原胶、或其混合物。
任选地，所述吸水多糖可为玻璃状多糖。玻璃状多糖为基本上非晶的(无定形的)多糖，并且包括玻璃状特性。玻璃状多糖基本上缺乏有组织的结晶式样(晶型)。典型地通过如下来制备玻璃状多糖：将多糖熔化或加热至高于其玻璃化转变温度的温度，随后冷却至低于其玻璃化转变温度或熔点温度的温度。已经发现特别适合包括在吸收粉末的一些实施方案中的玻璃状多糖的非限制性实例为预胶凝的淀粉。
任选地，所述吸收材料进一步包括超吸收性聚合物(SAP)。任选地，所述吸收材料以重量计包括最高达约3重量％、或在1重量％和2.5重量％之间的SAP。SAP的非限制性实例为聚(丙烯酸)和聚(甲基丙烯酸)、其盐、或其混合物。SAP的非限制性实例为聚丙烯酸钠，其为有效的SAP。应理解，可使用其它类型的SAP，例如超吸收性淀粉或其它合成的超吸收性聚合物。
在任选的方面中，吸水材料的各颗粒进一步包括提供结构完整性的第二多糖。“提供结构完整性”意为第二多糖减少或防止在处理时或在接触水性液体时的吸水材料的颗粒的破碎。换而言之，第二多糖降低吸水材料的脆性，同时防止吸水材料的柔性或柔韧性的增加。在一些情况下，第二多糖提供足够的结构完整性，使得吸水材料的颗粒不能容易地用手(手工)破碎或破裂，并且是相对不柔韧的和刚性的。例如，当吸收材料由100重量％的预胶凝的淀粉组成时，吸水材料的颗粒可趋于为柔性的和柔韧的，且因此不容易被操作。
任选地，所述第二多糖包括结晶多糖。结晶多糖的实例为纤维素、纤维素衍生物或其混合物。在任选的方面中，所述纤维素包括微晶纤维素(MCC)、纳米晶纤维素(NCC)或其混合物。在任选的方面中，所述吸收材料以重量计包括：约35％至约65％或约45％至55％的吸水多糖，和约35％至约65％或约45％至约55％的第二多糖。在任选的方面中，所述结晶多糖与吸水多糖相比是较小吸水性的。当所述吸收粉末包括多于一种组分时，所述方法进一步包括使各组分(例如，所述吸水多糖和第二多糖)混合在一起，以形成吸收粉末。
在一些实施方案中，取决于吸收粉末的组成，吸水材料的颗粒可具有约0.20g/cm3至约0.39g/cm3、约0.20g/cm3至约0.35g/cm3、约0.25g/cm3至约0.35g/cm3、或约0.30g/cm3至约0.35g/cm3的密度。
在一些实施方案中，取决于吸收粉末的组成，所述显色吸收性材料可具有约65％至约85％、或约70％至约80％的总孔隙度。理解，总孔隙度指未被固体物质占据的整体材料(本体材料，bulk material)体积(V)的分数。如果固体的体积由Vs表示，并且孔体积为V孔＝V-Vs，总孔隙度可如以下等式1中表示。
总孔隙度可例如通过以下测量：将已知体积的吸水材料的颗粒放入容器中；用液体覆盖(包裹)所述颗粒；和测量覆盖所述颗粒所需的液体的体积(Vc)。然后，总孔隙度表示为添加的液体的体积(Vc)与颗粒的体积(V)的比例。
在一些实施方案中，取决于吸收粉末的组成，吸水材料的颗粒具有约0.5mL/g至约2.0mL/g、约0.6mL/g至约1.5mL/g、约0.8mL/g至约1.2mL/g或约0.9mL/g至约1.1mL/g的有效孔隙度。理解，有效孔隙度(也称为连通孔隙度或真孔隙度)定义为连通的孔体积与总整体体积的比例。有效孔隙度可例如通过以下测量：将已知质量(m)的吸水材料的颗粒放入容器中；用液体覆盖(包裹)所述颗粒；测量覆盖所述颗粒所需的液体的体积(Vc)；从容器中取出经浸泡的颗粒；测量容器中剩余的液体(Vr)；和计算吸收在显色吸收性颗粒中的液体的体积(Va＝Vc-Vr)。然后，有效孔隙度可如以下等式2中所示地获得。
注意，有效孔隙度也可表示为比例Va/V，以ml/ml计。
在一些实施方案中，吸水材料的颗粒具有大于约900％、或大于约1000％的自由溶胀度(FSC)。FSC为用于测量材料的吸收性质的一种类型的量度。通过如下进行FSC测量：在待吸收的液体(在本情况中为水)中将待测试材料浸泡给定的时间且在液体被吸收之后对材料进行称重。
在一些实施方案中，吸水材料的颗粒具有足以经受住站在颗粒上的动物(例如猫或狗)的重量(即，动物重量的一部分施加到颗粒上)的硬度。在一些实施方式中，将具有在22mg至38mg之间的质量的球形的吸水材料的颗粒压缩1mm所需的力在约15N和约90N之间。应理解，吸水材料的颗粒的“硬度”指在没有颗粒破碎或解聚的情况下地向颗粒上施加压缩力而使颗粒形变的能力。还应理解，在一些实施方案中，取决于吸水材料的颗粒的组成和附聚的条件，在大于1.1mm的压缩之后，小于约20％的颗粒破裂或解聚。
用于制造吸水材料颗粒的系统
现参照图10，提供了用于制造吸水材料的颗粒的系统。该系统包括用于形成附聚的潮湿材料102的装置100，和用于干燥附聚的潮湿材料并形成吸水材料的颗粒的干燥器(未示出)。装置100还包括传送机104，传送机104包括传送表面106，在该情况下，传送表面106是基本上平坦的表面。在一些实施方案中，可操作传送表面106，使得附聚的潮湿材料的颗粒102以在约0.1m/分钟至约6m/分钟之间、或在约1.2m/分钟至约6m/分钟之间的速度转移。
装置100还包括位于传送机104的第一末端处的粉末进料器108。粉末进料器108用于将吸收粉末110布置到传送表面106上，从而形成粉末床112。在一些实施方式中，粉末进料器108具有最高达约30L的吸收粉末110的装载能力。
在一些实施方式中，装置100可包括用于控制粉末床112的厚度D的厚度控制单元114。厚度控制单元114可位于粉末进料器108附近，并且可任选地包括位于传送表面106上方的叶片(刀片)。在一些实施方案中，厚度控制单元114配置为使得粉末床的厚度在0.5cm和5cm之间、或在1cm和2cm之间。
装置100还包括连接至溶液传送单元116的溶液供应(源)(未示出)。溶液传送单元116配置为将水溶液释放到粉末床112上。典型地，粉末床112在溶液传送单元116下方通过，但是其它配置也是可能的。在一些实施方案中，溶液传送单元116配置为将水溶液的离散的液滴118滴落到粉末床112上，使得液滴118被相应量的吸收粉末浸渍，从而形成经溶液浸渍的潮湿材料，其附聚以形成附聚的潮湿材料102。在其它实施方式中，溶液传送单元116配置为将水溶液喷射到粉末床112上或将水溶液倒到以片状方式的粉末床112上。
在一些实施方式中，溶液传送单元116包括位于传送表面110上方的一高度处的至少一个溶液出口120。例如，溶液出口120可位于传送表面106上方5cm和10cm之间。在一些实施方案中，溶液传送单元118包括多个彼此间隔开的溶液出口120。任选地，溶液出口120横跨传送表面106的宽度。例如，溶液传送单元116可包括十个彼此间隔约2cm至4cm的溶液出口120。
还参照图10，在一些实施方式中，装置100可包括位于传送表面106上或嵌入在传送表面106中的第一筛122(即粉末筛)，用于取回124残余吸收粉末126的至少一部分。残余吸收粉末126是未被从溶液传送系统116释放的水溶液接触的剩余的吸收粉末110。任选地，装置100可进一步包括位于第一筛122下面的粉末再循环箱(未示出)或第二传送机128，用于接收残余吸收粉末126。接收在第二传送器128上或粉末再循环箱中的残余吸收粉末可循环回130至粉末进料器108并且再用作吸收粉末110。在一些实施方式中，使用垂直(立式)传送机139可将残余吸收粉末126传送回至粉末进料器108。在一些实施方式中，残余吸收粉末126可手工地从粉末再循环箱收取并进入粉末进料器108中。在一些实施方式中，装置100可包括位于传送表面106上或嵌入在传送表面106中的第二筛132(即，颗粒筛)，用于收取133附聚的潮湿材料102。任选地，装置100可进一步包括位于第二筛132下方的附聚的潮湿材料收取箱134，用于接收附聚的潮湿材料料102。在一些实施方式中，装置100可包括废料收取箱136，用于收取137未被第一和第二筛122、132筛分的废料138。在一些实施方案中，第一筛122的孔为约3.5mm至约4mm。在一些实施方案中，第二筛132的孔为约4.5mm至约5mm。
理解，传送表面106的长度和传送表面移动的速度可取决于形成附聚的潮湿材料所需的时间而变化。因此，可调适传送表面106的长度和传送表面106的移动速度，使得在附聚的潮湿颗粒形成之后不久将它们收取133。在一些情况下，优化传送表面106的长度和移动速度可容许系统的降低的能量消耗。
用于动物砂中的显色吸收性材料的颗粒和用于制造其的方法
本文中所述的方法可例如用于制造在动物砂中使用或与动物砂一起使用的添加剂。该示例性应用更具体地涉及制造显色吸水材料的方法，所述显色吸收材料可用于检测排泄物中的异常或疾病。(在下文中也称作“显色吸收性材料”)用于检测在动物排泄物中的疾病例如尿道疾病、出血、癌症或糖尿病。
在一些实施方案中，显色吸收性材料包括显色指示剂和吸收粉末(如本文所述，以及在本文中也称作“吸收材料”)。在一些实施方案中，显色吸收性材料进一步包括氧化剂。显色吸收性材料可检测当与排泄物接触时的疾病特征和/或排泄物中的异常。在一些实施方案中，提供了显色吸收性材料用于检测排泄物中的血液。在一些实施方案中，提供了显色吸收性材料用于检测排泄物中的葡萄糖。在一些实施方案中，提供了显色吸收性材料用于测量排泄物的pH。在一些实施方案中，显色吸收性材料可与动物砂有关地使用。
应理解，排泄物指由动物排泄的任何物质，例如尿或粪便物质。显色吸收性材料可用于任何家养动物砂，包括猫砂、狗砂和啮齿动物砂。其也可用于马砂、牛砂或任何其它家畜砂。然而，显色吸收性材料的各种实施不限于检测动物排泄物中的血液或葡萄糖、或测量动物排泄物的pH，并且可例如用于检测人排泄物中的血液或葡萄糖、或用于测量人排泄物的pH。
显色吸收性材料的颗粒可分散在动物砂中或在动物砂的表面处。在一些实施方案中，显色吸收性材料的颗粒具有低于动物砂的颗粒的密度的密度，使得当摇动动物砂时，显色吸收性材料的颗粒迁移到动物砂的表面。动物砂可包括基于粘土的颗粒、纤维素颗粒、基于珍珠岩的颗粒、基于二氧化硅的颗粒、基于玉米的颗粒、基于纸的颗粒、基于小麦的颗粒或其它有机基的砂颗粒、或其组合。例如且不为限制性的，基于粘土的颗粒可包括膨润土和/或蒙脱石。
在一些实施方案中，显色吸收性材料的颗粒包括：对排泄物中的过氧化/伪过氧化活性响应以提供氧化活性的氧化剂，或原位产生氧化剂的第一催化化合物；显色指示剂，其对氧化剂的氧化活性显色地响应；以及用于吸收排泄物的吸收材料，所述吸收材料包括对显色吸收性材料提供吸收性质的吸水多糖。
应理解，表述“过氧化活性”指催化化合物驱动氢过氧化物和无色的显色电子供体之间反应的能力，在氧化后所述显色电子供体变成荧光的或可见地着色的。
应理解，表述“伪过氧化活性”指过氧化物酶或非过氧化物酶催化化合物驱动氢过氧化物酶和无色的显色电子供体之间的反应的能力，在氧化后所述显色电子供体变成荧光的或可见地着色的。已知一些过渡金属及其离子和血红素蛋白具有伪过氧化活性。嗜碱细胞、中性粒细胞(嗜中性粒细胞)、嗜酸性细胞(嗜曙红细胞)和肥大细胞合成内源性(内生)过氧化物酶，其可在未成熟细胞的分泌装置中在超微结构水平上可见。红细胞和含血色素(hematin)的化合物具有铁作为它们的血红素基团的一部分，其可催化显色电子供体的氧化。可用浓的H2O2溶液、叠氮化钠和甲醇-H2O2溶液抑制该伪过氧化活性。
氧化剂对过氧化/伪过氧化活性是反应性的，并且能够在过氧化物酶或伪过氧化物酶的存在下氧化显色指示剂。例如，过氧化物酶可为辣根过氧化物酶。例如，伪过氧化物酶可为存在于血液中的血红蛋白。在任选的方面中，氧化剂包括氢过氧化物。
应理解，“氢过氧化物”指通式ROOH的化合物，其中R基团为芳基、烷基或酰基(有机氢过氧化物)或氢原子(过氧化氢)。例如且不为限制性的，氢过氧化物可为氢过氧化枯烯(CHP)、二异丙基苯二氢过氧化物或过氧化氢、或其混合物。氢过氧化物适于检测过氧化/伪过氧化活性。
在一些实施方案中，氧化剂可为氢过氧化物前体例如过碳酸钠。过碳酸钠为碳酸钠和过氧化氢的化学加合物。过碳酸钠的式为2Na2CO3·3H2O2。过碳酸钠分解为碳酸钠和过氧化氢，例如在与水接触时。
在一些实施方案中，氧化剂初始未被添加至显色吸收性材料，而是通过存在于显色吸收性材料中的第一催化化合物原位产生。应理解，“原位产生”意为氧化剂在显色吸收性材料中直接由前体合成。例如，第一催化化合物可为酶例如氧化还原酶。例如，第一催化化合物可为葡萄糖氧化酶(GOx)。任选地，前体可为氧(O2)，其可在葡萄糖氧化酶的存在下还原为过氧化氢。在任选的方面中，氧化剂的前体的还原可在可被第一催化化合物氧化的糖或多糖的存在下进行。
在一些实施方案中，氧化剂的氧化活性通过排泄物中的过氧化/伪过氧化活性的存在触发。因此，氧化剂氧化显色指示剂，然后所述显色指示剂颜色改变。更特别地，所述显色指示剂为电子供体，即还原剂，其在失去电子时改变颜色。
在一些实施方案中，显色指示剂为联苯胺型化合物，即如式I中所示的化合物：
在式I中，基团R1、R2、R3和R4可为相同或不同的，并且可为氢、卤素、包含1至4个碳原子的低级烷基或烷氧基、(C1-C4)-二烷基氨基、乙酰氨基、硝基或芳基，其可为取代的。
任选地，显色指示剂可为如式II中所示的化合物：
在式II中，基团R1、R2、R3和R4可为相同或不同的，并且表示氢、卤素、和包含1至4个碳原子的低级烷基或烷氧基、(C1-C4)-二烷基氨基、乙酰氨基、硝基或芳基，其可为取代的；R5和R6为相同或不同的，并且表示水溶性基团例如羟基、氨基、酸性基团、二磺酰基、醚基、卤素和包含1至4个碳原子的低级烷基或烷氧基、(C1-C4)-二烷基氨基、乙酰氨基或硝基。
因此，式II的水溶性联苯胺型显色指示剂在氢过氧化物和过氧化物酶的存在下通过改变其光吸收能力而响应，这是由于化学转化为式III中所示的化合物：
理解，可使用几种不同类型的联苯胺显色指示剂。
任选地，显色指示剂可为3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)。TMB为无色试剂，其在氧化时变为蓝色。过氧化物酶和/或伪过氧化物酶根据以下氧化反应通过氧化剂(氢过氧化物)催化TMB的氧化。
在一些实施方案中，当与包含至少痕量的血迹的排泄物(因此与过氧化物酶/伪过氧化物酶活性)接触时，所述显色吸收性材料可变为蓝色。
应理解，“蓝色”指任何色调的蓝色。所述显色吸收性材料可需要足以实现着色的与排泄物的接触时间。在任选的方面中，取决于吸收材料的性质，颗粒可在约10秒至约30分钟或约10秒至约1分钟的接触时间后变为蓝色。
在一些实施方式中，取决于排泄物中的血液或葡萄糖浓度，所述显色吸收性材料可变成不同色调的蓝色。蓝色色调的强度可与排泄物中的血液浓度或葡萄糖浓度成比例(成正比)。
在一些实施方式中，所述显色吸收性材料可包括气味阻止剂。例如，所述气味阻止剂可为具有以下结构的拥有分子式C4H14N3PS的N-(正丁基)硫代磷三酰胺(n-BTPT)：
在一些实施方案中，显色组合物可进一步包括颜色增强剂。任选地，其还可包括缓冲剂、稳定剂、金属清除剂或其组合。所述颜色增强剂可任选地为6-甲氧基喹啉、勒皮啶、酚衍生物、硝基苯、N-甲基吡咯烷酮、碳酸亚乙酯或其任何组合。所述缓冲剂可任选地包括柠檬酸盐、柠檬酸钠、磷酸盐、乙酸盐或其任何组合。在一些实施方案中，所述缓冲剂用于将溶液的pH保持在约5。所述稳定剂可任选地为抗坏血酸、钼酸铵及其衍生物、聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚环氧乙烷及其衍生物、二丁基羟基甲苯(BHT)、或其组合。所述金属清除剂可任选地为EDTA、EDTA钠盐或其任何组合。
在一些实施方案中，提供显色吸收性材料用于检测动物排泄物中的可检测物质。所述显色吸收性材料包括：
■对可检测物质的存在响应的触发剂；
■在所述触发剂和可检测物质的存在下可转化为显色活性物质的显色指示剂；和
■用于吸收动物排泄物的吸收材料，所述吸收材料为多孔的且包括：
为所述显色吸收性材料提供吸收性质的吸水多糖；和
为所述显色吸收性材料提供结构完整性的第二多糖。
理解，可取决于可检测物质来选择触发剂，并且可选择触发剂使得只有当触发剂和可检测物质两者都存在时显色指示剂的转化发生和/或被催化。例如，当可检测物质为过氧化物酶或伪过氧化物酶时，触发剂可为对动物排泄物中的过氧化/伪过氧化活性响应的氧化剂，并且显色指示剂的转化包括氧化成显色活性物质。
在一些实施方案中，所述可检测物质包括伪过氧化物酶(例如含血红蛋白的血液)，并且所述触发剂为氢过氧化物(例如氢过氧化枯烯)或氢过氧化物前体。
在一些实施方案中，可检测物质为葡萄糖，并且触发剂为包括氧化还原酶和过氧化物酶、或氧化还原酶和伪过氧化物酶的催化体系。例如，所述氧化还原酶可为葡萄糖氧化酶且所述过氧化物酶可为辣根过氧化物酶。
现参照图9，示出了显示不同颗粒的照片。颗粒9A为在挤出期间没有注入气体的情况下在高剪切下获得的挤出淀粉颗粒。制备颗粒9A作为对比例。颗粒9B是在挤出期间注入气体的情况下在高剪切下获得的挤出淀粉颗粒。制备颗粒9B作为对比例。颗粒9D为压制的纤维素浆颗粒并且也制备作为对比例。颗粒9C为其中吸收材料包括50％预胶凝的淀粉(PGS)和50％微晶纤维素(MCC)的显色吸收性颗粒。通过实施如本文中所述的方法获得颗粒9C，并且对应于实施例2中详述的样品25。
如在图9中可看出的，颗粒9A和9B为紧密的团粒的形式，并且颗粒9D为压制的紧密的方形物的形式。显色吸收性材料的颗粒9C(即吸水材料的颗粒)为在一侧上具有凹形并且在相反侧上具有凸形的粒料的形式。
获得图9的颗粒的扫描电子显微照片以比较颗粒9A、9B、9C和9D的形貌。显示颗粒的表面的扫描电子显微照片示于图6A至6D中。显示颗粒的横截面的扫描电子显微照片示于图7A至7C和8A至8C中。使用的扫描电子显微镜为MEB JEOL JSM-5900LVTM(低真空)。
图6A和6B(对比)显示在挤出期间注入和不注入气体的情况下在高剪切下获得的挤出淀粉颗粒的表面。可以看出，挤出淀粉的表面包括具有在约5μm和约30μm之间的尺寸的微观淀粉小球。
图6D(对比)显示压制的纤维素浆颗粒的表面。在表面可看到伸长的纤维素纤维。纤维具有在约100μm至约400μm之间的长度和在约10μm至约30μm之间的宽度。
图6C显示使用本文中所述的方法的实施方案制造的显色吸收性颗粒的表面，并且其中吸收材料包括50％预胶凝的淀粉(PGS)和50％微晶纤维素(MCC)。可在显微照片上看到多种形状的微观结构。微观结构具有在约10μm至约100μm之间的长度和在约10μm至约100μm之间的宽度。
不同的微观结构形态对于不同的颗粒是明显的。图6A和6B的颗粒主要包括光滑的球状微观结构，图6D主要包括大致光滑的丝状微观结构，而图6C的颗粒主要包括粗糙的不规则的块状微观结构。
还研究了颗粒的孔结构。如想图7C中可见飞，并且如实施例6中详述的，通过扫描电子显微镜法观察显色吸收性材料的颗粒的横截面。横截面通过在液氮下的冷冻-破裂获得，并且通过SEM观察以测定孔密度和孔的等效直径。理解，“孔密度”指未被固体材料覆盖的表面的比例(即孔表面与总表面的比例)。还理解，“等效直径”指具有与孔相同体积的相当(可比较)圆柱体的近似(大致)直径。
取决于吸收材料，显色吸收性材料的颗粒可具有例如大于约20％、或大于约25％、或约27％至约33％的孔密度。显色吸收性材料的颗粒的孔具有大于约20μm、或约20μm至约40μm、或约20μm至约30μm的等效直径。
还检查了挤出淀粉颗粒的横截面作为对比例(也参见实施例6)，并且可见于图7A和7B中。
现参照图1，描述用于检测动物排泄物中的血液的显色吸收性材料的实例。待检测的物质(血液)包括作为伪过氧化物酶的血红蛋白。在不存在血液的情况下(即，在不存在过氧化物酶和/或伪过氧化物酶的情况下)，未催化氢过氧化枯烯(氧化剂)还原成还原产物和TMB氧化成氧化的TMB(oxTMB)。当存在痕量的血液时(即，当存在痕量的血红蛋白时)，反应得以实现并且TMB被氧化成具有独特的(突出的)蓝色的oxTMB。可获得显色吸收性材料以包括具有低密度的多孔多糖基质(基体)。因此，所述的显色吸收性材料适于动物排泄物中血液的检测，并且因此适于例如尿道疾病的检测。
现参照图2，描述用于检测动物排泄物中的葡萄糖的显色吸收性材料的实例。用于检测葡萄糖的显色吸收性材料包括用于原位产生过氧化氢的第一催化化合物(例如葡萄糖氧化酶)。在葡萄糖检测的情况下，显色吸收性材料进一步包括用于催化TMB的氧化和氢过氧化物的还原的第二催化化合物。第二催化化合物可为辣根过氧化物酶。理解，其它过氧化物酶或伪过氧化物酶可用于其它实施中。还应理解，在葡萄糖检测的情况下，多糖基质不包括可与第一催化化合物反应的多糖。如果使用这样的多糖，即使在动物排泄物中不存在葡萄糖的情况下，也将产生过氧化氢，这将导致假(错误的)阳性测试结果。例如，当第一催化化合物为葡萄糖氧化酶时，吸收材料不包括可反应且产生假阳性的淀粉或改性淀粉。
仍然参照图2，当动物排泄物中不存在葡萄糖时，TMB不被氧化，因为未原位产生过氧化氢。当葡萄糖存在于动物排泄物中时，葡萄糖氧化酶将葡萄糖氧化成葡萄糖酸且将氧气还原成过氧化氢。然后，辣根过氧化物酶将过氧化氢还原成水且将TMB氧化成具有独特的蓝色的oxTMB。可获得图2中所述的显色吸收性材料以包括具有低密度的多孔多糖基质，并且其适于动物排泄物中葡萄糖的检测，且因此适于例如在动物中糖尿病的检测。
在一些实施方案中，用于制备用于检测葡萄糖的显色颗粒的吸收粉末混合物可包括对排泄物中过氧化/伪过氧化活性不响应的氧化剂。这样的氧化剂可包括碘酸钾、溴酸钾或其混合物。在一些实施方案中，0.1重量％至1重量％的氧化剂可存在于吸收粉末混合物中(例如0.5重量％的氧化剂)。在一些实施方案中，显色吸收性材料的颗粒包括：显色指示剂，其为用于pH的比色测定的pH指示剂；以及用于吸收排泄物的吸收材料，所述吸收材料包括为所述显色吸收性材料提供吸收性质的吸水多糖。pH指示剂可包括任何已知的比色pH指示剂，例如(而不是限制性的)甲基紫、百里酚蓝、苄基橙、溴酚蓝、刚果红、甲基橙、甲基红、溴甲酚紫、溴百里酚蓝、酚红、甲酚红、百里酚蓝、酚酞、百里酚酞、茜素黄R或其组合。例如，pH指示剂可包括通用pH指示剂，例如Bogen通用指示剂溶液，其包括溴百里酚蓝(作为钠盐)、酚酞和甲基红。
在一些实施方案中，根据显色吸收性材料的制备方法，显色指示剂可均匀地分散在整个吸收材料中。显色指示剂不仅可存在于给定颗粒的外表面，而且可存在于可快速暴露于被吸收到颗粒中的排泄物的邻近的表面下区域中。此外，当吸收材料为玻璃状或基本上透明的时，显色指示剂在表面下区域中的存在允许其在发生颜色变化时容易可见，并且也避免暴露于空气。此外，吸收材料可具有相对于在操作时的环境的一定的吸收性质。例如，可提供吸收材料以使得能够与周围的材料(例如周围的动物砂)相比更快地吸收排泄物，以促进排泄物充分暴露于显色吸收材料中的活性剂。由于不同的动物砂可具有不同的吸收性质，因此可根据预先确定的砂吸收性质、例如根据最大砂吸收率(速率)提供吸收材料。例如，在一些实施方案中，吸收材料与砂材料相比具有更高的吸收率(速率)，并且任选地具有显着更高的吸收率。例如，吸收材料可具有砂材料的吸收率的约3至10倍或约5至10倍高的吸收率。
在一些实施方案中，本文中所述的方法可用于制造显色吸收性材料。
在一些实施方案中，所述方法包括：
■向表面上提供包括吸水多糖的吸收粉末，从而获得粉末床；
■通过将显色剂添加至溶剂中制备显色溶液；
■从溶剂分配器释放所述显色溶液以接触所述粉末床，从而形成经溶液浸渍的潮湿材料；
■保持经溶液浸渍的潮湿材料被所述表面支撑且在基本上无剪切的条件下，直至经溶液浸渍的潮湿材料附聚以产生附聚的潮湿材料；和
■干燥所述附聚的潮湿材料，从而形成显色吸收性材料。
在一些实施方案中，所述方法包括：
■向表面上提供包括吸水多糖的吸收粉末，从而获得粉末床；
■提供包括溶剂和显色剂的显色溶液；
■从溶液分配器释放显色溶液以接触所述粉末床，从而形成经溶液浸渍的潮湿材料；
■保持经溶液浸渍的潮湿材料被所述表面支撑且在基本上无剪切的条件下，直至经溶液浸渍的潮湿材料附聚以产生附聚的潮湿材料；和
■干燥所述附聚的潮湿材料，从而形成显色吸收性材料。
在一些实施方案中，所述方法包括：
■向表面上提供包括吸水多糖的吸收粉末，从而获得粉末床；
■通过添加显色剂和氧化剂或通过添加显色剂和第一催化化合物至溶剂中制备显色溶液；
■从溶液分配器释放显色溶液以接触所述粉末床，从而形成经溶液浸渍的潮湿材料；
■保持经溶液浸渍的潮湿材料被所述表面支撑且在基本上无剪切的条件下，直至经溶液浸渍的潮湿材料附聚以产生附聚的潮湿材料；和
■干燥所述附聚的潮湿材料，从而形成显色吸收性材料。
在一些实施方案中，所述方法包括：
■向表面上提供包括吸水多糖的吸收粉末，从而获得粉末床；
■提供包括以下的显色溶液：
溶剂；和
显色剂和氧化剂，或显色剂和第一催化化合物；
■从溶液分配器释放显色溶液以接触所述粉末床，从而形成经溶液浸渍的潮湿材料；
■保持经溶液浸渍的潮湿材料被所述表面支撑且在基本上无剪切的条件下，直至经溶液浸渍的潮湿材料附聚以产生附聚的潮湿材料；和
■干燥所述附聚的潮湿材料，从而形成显色吸收性材料。
在一些实施方案中，将水溶液以离散的液滴的形式滴落到所述粉末床上，使得以附聚的潮湿颗粒的形式产生附聚的潮湿材料和以显色吸收性材料的颗粒的形式产生显色吸收性材料。
在其中吸收粉末包括至少第二多糖的一些实施方案中，所述方法可进一步包括将吸水多糖、第二多糖和任何另外任选的组分例如超吸收性聚合物混合在一起。
显色溶液包括显色剂并且可进一步包括氧化剂或用于原位产生所述氧化剂的第一催化化合物。在用于制造用于检测排泄物中的葡萄糖的显色吸收性材料的颗粒的显色溶液的情况下，所述显色溶液进一步包括第二催化化合物。例如，所述第二催化化合物包括过氧化物酶、伪过氧化物酶或其混合物。在用于测量排泄物的pH的显色溶液的情况下，显色溶液包括pH指示剂(或pH指示剂的组合)。
任选地，显色溶液可包括缓冲剂以保持显色溶液的pH在5和7之间。
可避免极端的pH。
任选地，显色溶液可包括如本文中所限定的颜色增强剂、稳定剂、金属清除剂或其组合。
在任选的方面中，可对于具体的吸收材料制备和调节(配合)显色溶液。
在一些实施方案中，释放显色溶液包括将显色溶液在重力下倒到粉末床上。在一些实施方案中，倒显色溶液包括以离散的液滴的形式将水溶液滴落到粉末床上，使得以离散的潮湿颗粒的形式产生附聚的潮湿材料。
理解，在“用于制造吸水材料的颗粒的方法”部分中描述的方法的实施方式可应用于制造显色吸收性材料的颗粒。
实施例
实施例1
通过如下进行实验：制备具有不同组成的显色吸收性材料的颗粒(即吸水材料的颗粒)，并且在与含血液的溶液接触时测试所述颗粒。
通过如下制备显色吸收性材料的颗粒：将预胶凝的淀粉(PGS)、微晶纤维素(MCC)和作为超吸水性聚合物(SAP)的聚丙烯酸钠混合，以粉末形式，从而获得吸收粉末混合物；将所述吸收粉末混合物布置在实验台顶部上以获得粉末床；将显色溶液滴落到所述粉末床上以获得经溶液浸渍的潮湿颗粒；将经溶液浸渍的潮湿颗粒保持在台顶部上不动(即在基本上无剪切的条件下)几秒钟，直至经溶液浸渍的潮湿颗粒附聚成稳定的附聚的潮湿颗粒；并且将附聚的潮湿颗粒在65℃的烘箱中干燥以获得显色吸收性材料的颗粒。在该情况下，以具有在约0.25cm和约0.75cm之间的长度的粒料的形式获得显色吸收性材料的颗粒。
所使用的显色溶液I详细见于表1中：
表1
用变化比例的PGS/MCC和变化量的基于聚丙烯酸钠的SAP制备显色吸收性材料的颗粒，并且如表2中所示地编号：
表2
将表2中所示的显色吸收性材料的颗粒放置在基于膨润土的砂上，并且与5mL的0.0215％血液溶液或5mL的不含血液的软化水接触。还将未与任何溶液接触的颗粒放置在所述砂上作为阴性对照。
图3A、3B、3C和3D说明表2中编号且放置在基于膨润土的砂上的样品。在各图中，顶部图片显示与溶液接触后30分钟的粒料，中间图片显示在接触后2小时的粒料，和底部图片显示在接触后18小时的粒料。在各图的每个图片中，顶部行的粒料是阴性对照；中间行显示与5mL的不含血液的软化水接触的粒料；底部行显示与5mL的0.0215％血液溶液接触的粒料。
如在图3A中可看出的，粒料No.1、5、9、13、17和21与不同的溶液接触(这些粒料包含0重量％的超吸收性聚合物)。与软化水接触的粒料在接触后30分钟、2小时和18小时不变色并且具有与阴性对照粒料相同的白色。与血液溶液接触的粒料在接触后30分钟已经变成蓝色。蓝色着色是独特的。在接触后2小时，蓝色着色仍然是独特的且存在。在接触后18小时，蓝色着色褪色，且粒料变成灰白色或黄色。对于在褪色前约8小时，蓝色着色存在且为独特的。
如在图3B中可看出的，粒料No.2、6、10、14、18和22与不同的溶液接触(这些粒料包含约1重量％的超吸收性聚合物)。与软化水接触的粒料在接触后30分钟、2小时和18小时不变色并且具有与阴性对照粒料相同的白色。与血液溶液接触的粒料在接触后30分钟已经变成蓝色。蓝色着色是独特的。在接触后2小时，蓝色着色仍是独特的且存在。在接触后18小时，蓝色着色仍是独特的且存在。添加1重量％的SAP对与血液溶液接触后的粒料中的蓝色着色的保留具有积极的作用。
如在图3C中可看出的，粒料No.3、7、11、15、19和24与不同的溶液接触(这些粒料包含约2重量％的超吸收性聚合物)。获得与图3B中所观察和说明的结果相同的结果。
如在图3D中可看出的，粒料No.4、8、12、16、20和25与不同的溶液接触(这些粒料包含约3重量％的超吸收性聚合物)。获得与图3B和3C中所观察和说明的结果相同的结果。
实施例2
通过如下进行实验：使用不同的多糖及其混合物制备显色吸收性材料的颗粒，并且在与含血液的溶液接触时测试所述颗粒。在该实施例中所使用的多糖为预胶凝的淀粉(PGS)、微晶纤维素(MCC)和羧甲基纤维素(CMC)。
如实施例1中所述地制备颗粒。在该实施例中未使用超吸收性聚合物，并且当使用仅一种多糖时，不进行混合步骤。还使用如实施例1中所述的相同的显色溶液I。
使用多种多糖及其混合物制备显色吸收性材料的颗粒，并且如表3中所示地编号。
表3
| 多糖或多糖混合物 | 样品编号 |
| 50％PGS/50％MCC | 25 |
| 100％CMC | 26 |
| 100％PGS | 27 |
图4显示在与5mL的不包含血液的软化水(中间行)或5mL的0.0215％血液溶液(底部行)接触后6小时30分钟和22小时的粒料。顶部行是显示未与任一溶液接触的粒料的阴性对照。在与含血液的溶液接触后几分钟迅速出现深蓝色着色(未示出)。与软化水接触的粒料保持基本上白色或变成微黄色。在6小时30分钟后，样品No.25和26保留深蓝色着色，而样品No.27的蓝色着色较浅。在22小时后，样品No.25保留深蓝色着色，样品No.26具有浅蓝色着色，并且样品No.27的着色基本上褪色。
注意，所有制备的样品均使得能够进行血液检测。当与100％CMC和100％PGS粒料相比时，使用50％PGS/50％MCC作为吸收材料使得蓝色着色能够保留更长的时间。
实施例3
已经通过使用作为吸收材料的50％微晶纤维素(MCC)和50％羧甲基纤维素(CMC)的混合物与不同的显色溶液制备显色吸收性材料的颗粒来进行实验。所述颗粒与含葡萄糖的溶液接触。
显色溶液II的组成详见于表4中。
表4
将表4中所示的显色溶液II以1:2和1:10的比例稀释以获得显色溶液III(1:2稀释)和IV(1:10稀释)。
通过如下制备显色吸收性材料的颗粒：混合羧甲基纤维素(CMC)和微晶纤维素(MCC)，从而获得吸收粉末混合物；将所述吸收粉末混合物布置在实验台顶部上以获得粉末床；将显色溶液II、III或IV滴落到粉末床上以获得经溶液浸渍的潮湿颗粒；将经溶液浸渍的潮湿颗粒保持在在台顶部上不动(即在基本上无剪切的条件下)几秒钟，直至经溶液浸渍的潮湿颗粒附聚成稳定的附聚的潮湿颗粒；并且将附聚的潮湿颗粒在65℃的烘箱中干燥以获得显色吸收性材料的颗粒。
图5显示与包含0.03％的葡萄糖的溶液接触后1分钟(顶部图片)和10分钟(底部图片)的显色吸收性材料的颗粒。在各图片中，顶部行对应于用显色溶液II制成的显色吸收性材料，中间行对应于用显色溶液III制成的显色吸收性材料，和底部行对应于用显色溶液IV制成的显色吸收性材料。可以看出，当使用更浓的溶液II时，蓝色着色更深并且在接触1分钟内出现。当使用较低浓度的溶液IV时，在接触10分钟内出现深蓝色着色。
实施例4
还通过测量显色吸收性材料的颗粒的自由溶胀度(FSC)来进行实验。如实施例1中所述，使用PGS、黄原胶或瓜尔胶作为吸水多糖和MCC制备显色吸收性材料的颗粒。通过将样品在水中浸泡30分钟并且排出保留在表面的水10分钟来进行测量。将所获得的值与通过挤出或压制获得的颗粒的FSC值进行比较。结果详述于表5。
表5
由PGS/MCC、黄原胶/MCC和瓜尔胶/MCC制成的显色吸收性材料的颗粒均显示出高的FSC值。这表明当与本领域中已知的挤出淀粉粒料和压制的纸浆团粒相比时非常高的孔隙度和令人吃惊地高的吸收性质。
实施例5
还通过测量显色吸收性材料的颗粒的密度来进行实验。如实施例1中所述，使用PGS、黄原胶或瓜尔胶作为吸水多糖和MCC制备显色吸收性材料的颗粒。将所获得的值与本领域中已知并且通过挤出或压制获得的颗粒的密度值进行比较。结果详述于表6。
表6
| 颗粒类型 | 密度(g/cm<sup>3</sup>) |
| 在没有气体注入的情况下的挤出淀粉粒料(对比) | 0.60 |
| 在气体注入的情况下的挤出淀粉粒料(对比) | 0.48 |
| 压制的纸浆团粒(对比) | 0.40 |
| 50％PGS/50％MCC粒料(实施例2的样品No.25) | 0.33 |
| 50％黄原胶/50％MCC粒料 | 0.37 |
| 50％瓜尔胶/50％MCC粒料 | 0.26 |
与本领域中已知的挤出淀粉粒料和压制的纸浆团粒相比，由PGS/MCC、黄原胶/MCC和瓜尔胶/MCC制成的显色吸收性材料的颗粒显示出较低的密度值。
实施例6
已经进行了实验以获得如下的扫描电子显微照片：在挤出期间注入或不注入气体的情况下的挤出淀粉的颗粒的横截面(图7A和7B，对比)以及对应于如实施例2中所示的样品25的显色吸收性材料的颗粒的横截面(图7C)。分析所获得的图像以测定孔密度和孔的等效直径。在成像之前，相应颗粒首先通过在液氮中冷冻硬化并且在冷冻状态下切割。所用的扫描电子显微镜为MEB JEOL JSM-5900LVTM(低真空)。
通过使用Nikon NIS-Elements DTM图像分析软件进行孔密度和等效直径测量。结果详述于表7中。
表7
对应于实施例2的样品No.25的颗粒具有比挤出淀粉的颗粒(在高剪切挤出期间注入气体或不注入气体的情况下制成的)更高的孔密度和等效孔径。
实施例7
已经对实施例2的样品No.25进行了实验以测量显色吸收性材料的颗粒的总孔隙度和有效孔隙度。还对挤出淀粉粒料(在高剪切挤出期间采用或不采用注入气体的情况下制成的)进行对比测量。孔隙度测量如下进行。
将200mL的颗粒置于容器中。称量所述颗粒(质量m)。添加丙酮以浸泡颗粒并且用溶剂完全覆盖颗粒。测量覆盖所有颗粒所需的溶剂的体积(Vc)。将经浸泡的颗粒从容器中移除，并且测量剩余溶剂的体积(Vr)。计算由显色吸收性颗粒吸收的液体的体积(Va＝Vc-Vr)。然后，通过计算添加的液体的体积(Vc)与颗粒的体积(V)的比例来获得总孔隙度，并且使用以上详述的等式2计算有效孔隙度。结果总结于表8中。
表8
可以看出，由50％PGS和50％MCC制成的显色吸收性材料的颗粒具有如下的有效孔隙度：其显著高于在高剪切挤出期间有或没有气体注入的情况下获得的挤出淀粉颗粒。
实施例8
通过使用具有以下组成的吸收粉末混合物制备显色吸收性材料的颗粒(即吸水材料的颗粒)进行实验：49重量％的PGS；49％MCC；和2重量％的聚丙烯酸钠(SAP)。
使用在下表9中详述的Bogen通用指示剂溶液制备所述颗粒：
表9
通过如下制备显色吸收性材料的颗粒：混合预胶凝的淀粉(PGS)、微晶纤维素(MCC)和作为超吸收性聚合物(SAP)的聚丙烯酸钠，以粉末形式，从而获得吸收粉末混合物；将所述吸收粉末混合物布置在实验台顶部上以获得粉末床；将显色溶液滴落到粉末床上以获得经溶液浸渍的潮湿颗粒；将经溶液浸渍的潮湿颗粒保持在台顶部上不动(即在基本上无剪切的条件下)几秒钟，直至经溶液浸渍的潮湿颗粒附聚成稳定的附聚的潮湿颗粒；并且将附聚的潮湿颗粒在65℃的烘箱中干燥以获得显色吸收性材料的颗粒。在该情况下，以具有在约0.25cm和约0.75cm之间长度的粒料的形式获得显色吸收性材料的颗粒。
测试所述颗粒以测量多种pH受控溶液的pH，且结果总结于下表10中：
表10
实施例9
通过如下进行实验：制备具有表11中所示的组成的显色吸收性材料的颗粒(即吸水材料的颗粒)，并且使用实施例1中所述的方法和表1中所示的显色溶液。
表11
| 编号 | 重量％MCC | 重量％PGS | 重量％SAP |
| 9.1 | 50 | 50 | 0 |
| 9.2 | 49 | 49 | 2 |
| 9.3 | 39 | 59 | 2 |
| 9.4 | 59 | 39 | 2 |
| 9.5 | 49 | 49 | 2 |
还注意，颗粒9.5和颗粒9.2具有相同的组成，但颗粒9.5在热干燥之后在真空下进一步干燥。颗粒9.1至9.5具有球形。颗粒9.1至9.5的硬度已经通过如下测量：施加轴向和横向压缩力，使得颗粒被压缩1mm。从0mm压缩至1.1mm的压缩，压缩速度为10mm/分钟。值得注意的是，“轴向”压缩对应于与滴落的轴同轴的轴上的压缩，和“横向”为在垂直于滴落的轴的轴上的压缩。
将颗粒压缩1mm所需的力示于表12中。还将颗粒压缩1.1mm，且破碎或解聚的颗粒的％也示于表12中。
表12
实施例10
进行实验以评估与动物砂混合时显色颗粒的物理性质(行为)。将1.5g的显色颗粒25(实施例2中所述的)与设置在容器中的动物砂颗粒的床混合。动物砂颗粒的床具有约1.5英寸的厚度。进行混合，使得显色颗粒均匀地分布在动物砂中。然后，将容器横向摇动以验证显色颗粒是否迁移至动物砂颗粒的床的表面。分别测试多种类型的动物砂，包括基于以下组分的动物砂：
-膨润土；
-蒙脱石；
-绿坡缕石；
-细二氧化硅珠(NullodorTM)；
-具有蓝色晶体的粗二氧化硅(President’s choiceTM)；
-ECO LIFETM；和
-基于纸的砂(Daily scoopsTM)。
在所有情况中，显色颗粒25迁移至表面。
当添加水至动物砂时，显色颗粒25在吸收水之后膨胀，并且依然迁移至动物砂的表面。
实施例11
通过如下进行实验:使用表13中所示的显色溶液V制备显色吸收性材料的颗粒(即吸水材料的颗粒)，并且在与含血液的溶液接触时测试所述颗粒。
通过如下制备显色吸收性材料的颗粒：混合PGS(49重量％)、MCC(49重量％)和聚丙烯酸钠(2重量％)，以粉末形式，从而获得吸收粉末混合物；将吸收粉末混合物置于实验台顶部上以获得粉末床；将显色溶液滴落到粉末床上以获得经溶液浸渍的潮湿颗粒；将经溶液浸渍的潮湿颗粒保持在台顶部上不动(即在基本上无剪切的条件下)几秒钟，直至经溶液浸渍的潮湿颗粒附聚成稳定的附聚的潮湿颗粒；并且将附聚的潮湿颗粒在65℃的烘箱中干燥以获得显色吸收性材料的颗粒。在该情况下，以具有在约0.25cm和约0.75cm之间长度的李老的形式获得显色吸收性材料的颗粒。用溶液:粉末比1:1(v/w)将溶液V滴落到吸收粉末混合物上而形成粒料。
使用的显色溶剂V详述于表13中：
表13
| 化合物 | ％w/w |
| 水(溶剂) | 54.86 |
| 丙酮(溶剂) | 43.89 |
| TMB(显色指示剂) | 0.34 |
| CHP(氧化剂) | 0.43 |
| 4-勒皮啶(颜色增强剂) | 0.24 |
| 6-甲氧基喹啉(稳定剂) | 0.17 |
| EDTA(游离酸0.5M-金属清除剂) | 0.06 |
| BHT(稳定剂) | 0.01 |
将用显色溶液V制成的显色吸收性颗粒用于检测具有8或更大的pH和/或包含蛋白质的排泄物中的痕量的血液。
Claims (32)
1.用于制造检测动物排泄物中的葡萄糖的显色水吸收性材料的方法，所述方法包括：
向表面上提供包括吸水多糖和与所述吸水多糖混合的结晶多糖的吸收粉末，从而获得粉末床；
从溶液分配器释放显色溶液以接触所述粉末床，从而形成经溶液浸渍的潮湿材料，所述显色溶液包括：
氧化还原酶；
过氧化物酶或伪过氧化物酶；和
在所述氧化还原酶、过氧化物酶和葡萄糖的存在下能氧化成为着色和/或荧光物质的显色指示剂；
保持所述经溶液浸渍的潮湿材料被所述表面支撑和在基本上无剪切的条件下，直至所述经溶液浸渍的潮湿材料附聚以产生附聚的潮湿材料；和
干燥所述附聚的潮湿材料，从而形成显色吸收性材料，所述显色吸收性材料具有约0.20g/cm3至约0.39g/cm3的密度和约0.5mL/g至约2.0mL/g的有效孔隙度，
其中所述吸水多糖包括纤维素衍生物、藻酸盐、藻酸盐衍生物、胶凝多糖或其混合物，
其中所述结晶多糖包括微晶纤维素(MCC)、纳米晶纤维素(NCC)或其混合物，
其中基本上无剪切的条件意为经溶液浸渍的潮湿材料不经受这样的剪切力，所述剪切力足够强以引起经溶液浸渍的潮湿材料的机械变形。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面为基本上平坦的表面。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将经溶液浸渍的潮湿材料转移远离溶液分配器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述粉末床相对于所述溶液分配器平移。
5.根据权利要求4所述的方法，其中释放水溶液包括在重力下将所述水溶液倒在所述粉末床上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中释放水溶液在所述粉末床上方最多10cm的距离处进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中进行释放水溶液，使得所述水溶液在接触所述粉末床时具有至多1.5m/s的速度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中进行释放水溶液的步骤，使得所述吸收粉末的第一部分用于形成附聚的潮湿材料并且所述吸收粉末的第二部分保留作为残余粉末。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括将所述残余粉末从所述附聚的潮湿材料分离。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述残余粉末从所述附聚的潮湿材料分离包括筛分。
11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括再循环所述残余粉末的至少一部分以作为所述粉末床的部分再使用。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面基本上水平地延伸。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括控制粉末床的厚度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述厚度为约1cm至约5cm。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述结晶多糖包括羧甲基纤维素(CMC)。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述结晶纤维素包括微晶纤维素(MCC)。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述有效孔隙度为约0.8mL/g至约1.2mL/g。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述有效孔隙度为约0.9mL/g至约1.1mL/g。
19.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其中吸水材料的颗粒具有拥有大于约20μm的等效直径的孔。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述等效直径为约20μm至约40μm。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述等效直径为约20μm至约30μm。
22.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其中吸水材料的颗粒具有大于约900％的自由溶胀度。
23.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其中吸水材料的颗粒具有大于约1000％的自由溶胀度。
24.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其中干燥包括在真空下干燥。
25.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其中干燥包括通过加热干燥。
26.根据权利要求25所述的方法，其中干燥通过加热到环境温度至约65℃的温度而进行。
27.根据权利要求1所述的方法，其中所述密度为约0.25g/cm3至约0.35g/cm3。
28.根据权利要求1所述的方法，其中所述密度为约0.30g/cm3至约0.35g/cm3。
29.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其中所述吸收粉末进一步包括硬脂酸镁、硅藻土、碳酸镁和滑石的至少一种。
30.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其中将所述水溶液以离散的液滴的形式释放到粉末床上使得：
所述经溶液浸渍的潮湿材料以经溶液浸渍的潮湿颗粒的形式产生；
所述附聚的潮湿材料以附聚的潮湿颗粒的形式产生；和
所述吸水材料以吸水材料的颗粒的形式产生。
31.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其中所述氧化剂包括氢过氧化物、氢过氧化物前体或其混合物。
32.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其中所述吸收粉末包括：
35重量％至65重量％的吸水多糖；和
35重量％至65重量％的结晶多糖。
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