[发明专利]用于使磁致弹性材料薄膜部件具有增强弯曲刚度的方法、通过该方法获得的产品以及传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使具有初始弯曲刚度的磁致弹性材料薄膜部件在 第一方向上具有增强的弯曲刚度的方法。另外，本发明涉及一种包括磁致 弹性材料薄膜部件的产品，该产品通过所述方法获得。本发明还涉及一种 包括磁致弹性材料薄膜部件的传感器，该部件在第一方向上具有初始弯曲 刚度。此外，本发明涉及包括根据本发明的传感器的吸收性结构和吸收性 物品以及包括根据本发明的吸收性结构的感应吸收系统。

背景技术

存在许多不同类型的吸收性物品，例如目前已知的用于吸收、保持和 隔离体内废物例如尿、粪便和血液的尿布、内裤式尿布、失禁内衣、卫生 巾、床保护层、抹布、毛巾、纸巾、棉塞状产品和伤口或创痛包扎品。这 些已知的吸收性物品中的一些包括在吸收性物品之上或之内在吸收之后响 应事件例如排尿或排便的传感器。所述响应例如可以是事件已经发生之后 的信号并且可以根据对例如湿度、生物分析和/或化学分析的测量。事件的 信号使使用者、患者、照顾者、护理人员等能够轻易确定所发生的事件。 在一些吸收性物品上采用的一种传感器是磁致弹性传感器。已经由Grimes 等人描述了磁致弹性传感器(Biomedical Microdevices，2：51-60，1999)。

磁致弹性传感器包括通常为条带的磁致弹性材料件。适于作为磁致弹 性传感器中的磁致弹性材料的材料是具有非零磁致伸缩和高磁致弹性耦合 的材料，例如铁镍合金、稀土金属、自然铁、例如类晶石型自然铁(Fe₃O₄， MnFe₂O₄)、硅铁合金、许多其它不同的合金以及它们的混合物。可以采用 软磁致弹性材料、合金和它们的混合物以及非晶型磁致弹性材料、合金和 它们的混合物。非晶型磁致弹性合金的实例是金属化玻璃，例如 Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈、例如金属化玻璃2826MB^TM(Honeywell Amorphous Metals， Pittsburg，PA，USA)、(FeCo)₈₀B₂₀、(CoNi)₈₀B₂₀和(FeNi)₈₀B₂₀。

术语“磁致伸缩”指的是材料在存在外部磁场时尺寸发生变化的现象。 尺寸变化的大小取决于对材料的磁化，当然还包括材料属性。磁致伸缩现 象归因于材料中原子磁矩之间的相互作用。

术语“高磁致弹性耦合”指的是具有高磁致弹性耦合的材料将磁能有 效转化为机械弹性能的事实，反之亦然。当通过时变磁场对可将磁能转化 为机械弹性能的材料进行激励时，弹性波使具有与其长度成反比例的机械 共振频率的材料机械变形。如果材料还是磁致伸缩的，则当材料机械变形 时，其产生磁通量，所述磁通量远程延展并且可以通过采集线圈来检测。

此外，当得到外部磁场激励时，磁致弹性传感器的磁致弹性材料以磁 致弹性模式存储磁能。当磁场切断时，磁致弹性材料表现为具有特定频率 的阻尼振荡，所述特定频率被称为磁声共振频率。这些振荡引起随时间改 变的磁通量，该磁通量可以通过采集线圈远程检测。如果脉冲磁场例如脉 冲正弦波磁场施加在磁致弹性材料上，则可以检测磁脉冲之间的特性共振 频率，也就是磁声效果。磁声共振频率与磁致弹性材料件的长度成反比。 可以监控磁声共振频率的变化以测量或检测多个环境参数。

WO2004/021944描述了一种一次性感应吸收性结构，其包括至少一个 吸收层和至少一个感应装置，该感应装置包括磁致弹性薄膜。感应吸收性 结构可以包含在吸收性物品例如尿布、内裤式尿布、失禁保护件、卫生巾 或床保护层中。在一种实施方式中，感应装置被用于检测湿度。随后利用 与湿物质、液体或湿气相互作用的湿敏感聚合物涂敷感应装置的磁致弹性 薄膜。湿敏感聚合物通过吸收或吸附与湿物质例如尿相互作用，由此改变 感应装置的质量。这种质量变化将增强或降低磁致弹性薄膜的磁声共振频 率。因而，质量变化是可测的并与同湿敏感聚合物相互作用的湿物质的量 相关。在另一实施方式中，利用适于检测体内废物、体内渗出物或使用者/ 穿用者皮肤的至少一个目标生物和/或化学分析的至少一种检测分子直接 或间接涂敷感应装置的磁致弹性薄膜。WO2004/021944全部内容在此引入 作为参考。