RU2412678C1 - Detecting element - Google Patents
Detecting element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2412678C1 RU2412678C1 RU2009127694/12A RU2009127694A RU2412678C1 RU 2412678 C1 RU2412678 C1 RU 2412678C1 RU 2009127694/12 A RU2009127694/12 A RU 2009127694/12A RU 2009127694 A RU2009127694 A RU 2009127694A RU 2412678 C1 RU2412678 C1 RU 2412678C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetoelastic
- film
- polymer substrate
- magnetoelastic film
- magnetic field
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к чувствительному элементу (датчику), который, в основном, применяется для определения влажности в данной окружающей среде. Изобретение также относится к способу изготовления указанного чувствительного элемента, применению указанного чувствительного элемента в абсорбирующем изделии и абсорбирующему изделию, включающему в себя указанный чувствительный элемент.The present invention relates to a sensing element (sensor), which is mainly used to determine humidity in a given environment. The invention also relates to a method for manufacturing said sensing element, using said sensing element in an absorbent article and an absorbent article including said sensing element.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известно обеспечение одноразовых абсорбирующих изделий, таких как подгузники и изделия при недержании, датчиками некоторого рода, которые позволяют пользователю или лицу, осуществляющему уход, легко определить состояние изделия, в частности мокрое оно или сухое. Таким образом, лицо, осуществляющее уход, или пользователь предупреждаются о случае загрязнения, и можно избежать смены изделия без необходимости.It is known to provide disposable absorbent products, such as diapers and incontinence products, with sensors of some kind that allow the user or carer to easily determine the condition of the product, in particular whether it is wet or dry. In this way, the caregiver or user is warned of contamination, and product changes can be avoided without need.
Известно об использовании элементов, включающих в себя магнитоупругий материал, для различных типов выявлений или измерений в различных технических областях. Например, элементы магнитоупругого материала применяются в позиционных датчиках, идентификационных маркерах и в бирках для противоугонных устройств или бирках для изделий электронного наблюдения (EAS). Кроме того, известно о применении элементов магнитоупругого материала в датчиках для выявления или измерения параметров окружающей среды. Grimes et al. (Biomedical Microdevices, 2:51-60, 1999) описал датчики, включающие в себя элемент магнитоупругого материала, т.е. магнитоупругие датчики, и их применение при измерении, например, температуры, давления или вязкости.It is known about the use of elements including magnetoelastic material for various types of detection or measurement in various technical fields. For example, elements of magnetoelastic material are used in position sensors, identification markers and in tags for anti-theft devices or tags for electronic surveillance products (EAS). In addition, it is known that magnetoelastic material elements are used in sensors to detect or measure environmental parameters. Grimes et al. (Biomedical Microdevices, 2: 51-60, 1999) described sensors including an element of magnetoelastic material, i.e. magnetoelastic sensors, and their use in measuring, for example, temperature, pressure or viscosity.
Кроме того, известно о включении магнитоупругих датчиков в абсорбирующие изделия, такие как подгузники, подгузники в виде трусов, предметы одежды при недержании, гигиенические прокладки, устройства защиты для кроватей, приспособления для чистки, полотенца, бумажные салфетки, продукты типа тампонов и перевязочный материал для ран и язв, причем абсорбирующие изделия предназначены для использования для абсорбции, удержание и изолирование отходов жизнедеятельности, таких как моча, фекалии и кровь. Магнитоупругий датчик, содержащийся в подобном абсорбирующем изделии, можно выполнить так, чтобы он реагировал на событие, такое как мочеиспускание или дефекация, после абсорбции в абсорбирующее изделие или на него. Реакция может представлять собой, например, сигнал после того, как событие произошло, и может быть основана на измерении, например, влажности, биологического анализируемого материала и/или химического анализируемого материала. Сигнал о событии дает возможность пользователю, родителю, лицу, осуществляющему уход, сестринскому персоналу и т.д. с легкостью определить, что событие произошло.In addition, it is known that magnetoelastic sensors are included in absorbent products such as diapers, diapers in the form of underpants, incontinence items, sanitary towels, bed protection devices, cleaning devices, towels, paper towels, tampon products and dressings for wounds and ulcers, moreover, absorbent articles are intended to be used for absorption, retention and isolation of waste products such as urine, feces and blood. The magnetoelastic sensor contained in such an absorbent article can be configured to respond to an event, such as urination or defecation, after absorption into or onto the absorbent article. The reaction may be, for example, a signal after the event has occurred, and may be based on the measurement of, for example, humidity, biological analyte and / or chemical analyte. An event signal enables the user, parent, caregiver, nursing staff, etc. Easily determine if an event has occurred.
WO 2004/021944 описывает одноразовую чувствительную абсорбирующую структуру, включающую в себя по меньшей мере один абсорбирующий слой и по меньшей мере один чувствительный элемент, включающий в себя магнитоупругую пленку. Чувствительная абсорбирующая структура может содержаться в абсорбирующем изделии, таком как, например, подгузник, подгузник в виде трусов, защитное средство при недержании, гигиеническая прокладка или устройство защиты для кроватей. В одном варианте осуществления чувствительный элемент предназначен для использования для определения влажности. Затем магнитоупругую пленку чувствительного элемента покрывают чувствительным к влажности полимером, который взаимодействует с влажностью, например, жидкостью или сыростью. Чувствительный к влажности полимер взаимодействует с влажностью, такой как моча, благодаря абсорбции или адсорбции, посредством чего изменяется масса чувствительного элемента. Это изменение массы будет или увеличивать или уменьшать резонансную частоту магнитоупругой пленки. Изменение массы измеримо и находится в связи с количеством влажности, взаимодействующей с чувствительным к влажности полимером. В другом варианте осуществления магнитоупругая пленка чувствительного элемента покрывается непосредственно или косвенно по меньшей мере одной детекторной молекулой, применяемой для обнаружения по меньшей мере одного целевого биологического и/или химического анализируемого материала в отходах жизнедеятельности, физиологических экссудатах или коже пользователя. WO 2004/021944 включен в данный документ в виде ссылки во всей своей полноте.WO 2004/021944 describes a one-time sensitive absorbent structure including at least one absorbent layer and at least one sensing element including a magnetoelastic film. A sensitive absorbent structure may be contained in an absorbent article, such as, for example, a diaper, a diaper in the form of underpants, an incontinence protector, a sanitary towel or a bed guard. In one embodiment, the sensing element is intended to be used for determining moisture. Then, the magnetoelastic film of the sensing element is coated with a moisture-sensitive polymer that interacts with moisture, for example, liquid or damp. The moisture-sensitive polymer interacts with moisture, such as urine, through absorption or adsorption, whereby the mass of the sensor changes. This change in mass will either increase or decrease the resonant frequency of the magnetoelastic film. The change in mass is measurable and is related to the amount of moisture interacting with the moisture-sensitive polymer. In another embodiment, the magnetoelastic film of the sensing element is coated directly or indirectly with at least one detector molecule used to detect at least one target biological and / or chemical analyte material in the waste products, physiological exudates or skin of the user. WO 2004/021944 is incorporated herein by reference in its entirety.
Возможно облучить магнитоупругий материал постоянным магнитным полем, показывающим частоту, соответствующую магнитоакустической резонансной частоте, и измерить реакцию материала. На этой резонансной частоте реакция материала является максимальной. Следовательно, постоянный смещающий магнит устанавливается в подобных чувствительных элементах и располагается так, чтобы магнитное поле лежало параллельно плоскости магнитоупругой пленки.It is possible to irradiate the magnetoelastic material with a constant magnetic field, showing the frequency corresponding to the magnetoacoustic resonant frequency, and measure the reaction of the material. At this resonant frequency, the reaction of the material is maximum. Therefore, a permanent bias magnet is installed in such sensitive elements and is positioned so that the magnetic field lies parallel to the plane of the magnetoelastic film.
Для получения относительно небольших размеров, которые требуются для этих чувствительных элементов (шириной приблизительно 3-20 мм, длиной приблизительно 10-40 мм и толщиной приблизительно 1-5 мм) эти смещающие магниты традиционно изготавливают из ленты или тесьмы магнитного материала, из которого вырезают или иным образом формируют магниты необходимых размеров.To obtain the relatively small sizes that are required for these sensors (approximately 3–20 mm wide, approximately 10–40 mm long and approximately 1–5 mm thick), these bias magnets are traditionally made from a tape or braid of magnetic material from which they are cut or otherwise form magnets of the required size.
Однако этот подход имеет ряд недостатков. Магнитное поле в магнитах, полученных этим способом, является достаточно неоднородным из-за различий в процессе вырезания и небольших дефектов на краях каждого магнита. Также возникают трудности в расположении магнитоупругого материала по отношению к смещающему магниту, так как магнитное поле смещающего магнита не является однородным, небольшое смещение магнитоупругого материала по отношению к магниту может вызвать значительные эффекты на поле, испытываемое магнитоупругим материалом. Эта проблема обсуждается в WO 00/02172.However, this approach has several disadvantages. The magnetic field in the magnets obtained by this method is quite heterogeneous due to differences in the cutting process and small defects at the edges of each magnet. Difficulties also arise in the location of the magnetoelastic material with respect to the bias magnet, since the magnetic field of the bias magnet is not uniform, a slight bias of the magnetoelastic material with respect to the magnet can cause significant effects on the field experienced by the magnetoelastic material. This problem is discussed in WO 00/02172.
Кроме того, вырезание магнита, его расположение и установка его в чувствительном элементе включает три рабочие стадии, которые дополнительно усложняются относительно небольшим размером включенных компонентов.In addition, the cutting of the magnet, its location and its installation in the sensing element includes three working stages, which are further complicated by the relatively small size of the included components.
Кроме того, абсорбирующие изделия, применяемые в области гигиены, должны удовлетворять строгим требованиям относительно безопасности продукта, так как они часто находятся в контакте с телом пользователя или в непосредственной близости к нему в условиях, которые обычно являются теплыми и могут также быть влажными. Следовательно, важно, чтобы компоненты любого чувствительного элемента были способны выдержать подобные окружающие среды, например, без активации у пользователя аллергических реакций. Ленты или тесьма магнитного материала, которые подходят для применений, таких как магниты на холодильник, не всегда подходят для гигиенических применений, так как их состав часто является неопределенным, они могут содержать аллергенные или токсичные компоненты, и они могут выщелачивать химические продукты в окружающее абсорбирующее изделие.In addition, absorbent articles used in the field of hygiene must meet stringent product safety requirements, as they are often in contact with the user's body or in close proximity to it under conditions that are usually warm and may also be wet. Therefore, it is important that the components of any sensitive element are able to withstand such environments, for example, without activating allergic reactions in the user. Tapes or braid of magnetic material that are suitable for applications such as fridge magnets are not always suitable for hygienic applications, as their composition is often uncertain, they may contain allergenic or toxic components, and they can leach chemicals into the surrounding absorbent product. .
Следовательно, существует необходимость в улучшенном чувствительном элементе, который избежит проблем, связанных с описанными выше чувствительными элементами. В частности, требуется чувствительный элемент, который включает в себя смещающий магнит, имеющий воспроизводимое более гомогенное магнитное поле, и который можно легко изготовить. Кроме того, желательно получить чувствительный элемент, в котором магнит удовлетворяет строгим требованиям безопасности продукта для применения в гигиенических продуктах.Therefore, there is a need for an improved sensor element that will avoid the problems associated with the sensor elements described above. In particular, a sensor element is required that includes a bias magnet having a reproducible, more homogeneous magnetic field, and which can be easily fabricated. In addition, it is desirable to obtain a sensitive element in which the magnet meets the stringent safety requirements of the product for use in hygiene products.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Следовательно, в первом варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет чувствительный элемент, включающий в себя магнитоупругую пленку и полимерную подложку для указанной магнитоупругой пленки, причем указанная магнитоупругая пленка устанавливается на указанной подложке. Полимерная подложка включает в себя смесь полимерного материала и магнитно восприимчивого материала. Магнитно восприимчивый материал находится в форме частиц.Therefore, in the first embodiment, the present invention provides a sensing element including a magnetoelastic film and a polymer substrate for said magnetoelastic film, said magnetoelastic film being mounted on said substrate. The polymer substrate includes a mixture of a polymer material and a magnetically susceptible material. Magnetically susceptible material is in the form of particles.
Настоящее изобретение также предоставляет способ изготовления чувствительного элемента, как описано в настоящем документе, причем указанный способ включает в себя стадии:The present invention also provides a method of manufacturing a sensing element as described herein, said method comprising the steps of:
а.) смешение полимерного материала с магнитно восприимчивым материалом в форме частиц;a.) mixing the polymer material with a magnetically susceptible particulate material;
b.) заливку полимерной подложки из смеси полимерного материала и магнитно восприимчивого материала;b.) pouring a polymer substrate from a mixture of a polymer material and a magnetically susceptible material;
с.) намагничивание полимерной подложки так, чтобы обеспечить ее наибольшим магнитным полем В;c.) the magnetization of the polymer substrate so as to provide it with the largest magnetic field B;
d.) крепление магнитоупругой пленки на полимерной подложке так, чтобы плоскость магнитоупругой пленки ориентировалась в направлении, которое параллельно магнитному полю В.d.) attaching the magnetoelastic film to the polymer substrate so that the plane of the magnetoelastic film is oriented in a direction that is parallel to magnetic field B.
Настоящее изобретение также описывает применение одного или более чувствительных элементов, как описывается в данном документе, для определения влажности в абсорбирующем изделии, таком как подгузник, защитное средство при недержании, гигиеническая прокладка. Настоящее изобретение также предоставляет абсорбирующее изделие, такое как подгузник, защитное средство при недержании, гигиеническая прокладка, включающее в себя один или более чувствительных элементов, как описывается в данном документе.The present invention also describes the use of one or more sensing elements, as described herein, for determining moisture in an absorbent article, such as a diaper, an incontinence protector, and a sanitary towel. The present invention also provides an absorbent article, such as a diaper, an incontinence protector, a sanitary towel including one or more sensing elements, as described herein.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг.1 показывает вид чувствительного элемента в разобранном виде в соответствии с предшествующим уровнем техники.Figure 1 shows an exploded view of a sensor in accordance with the prior art.
Фиг.2 показывает вид чувствительного элемента в разобранном виде в соответствии с настоящим изобретением. Как показано, вкладыш на Фиг.2 представляет собой намагниченное поперечное сечение чувствительного элемента Фиг.2.Figure 2 shows an exploded view of the sensor in accordance with the present invention. As shown, the insert in FIG. 2 is a magnetized cross section of the sensor element of FIG. 2.
Фиг.3 показывает абсорбирующее изделие, включающее в себя чувствительный элемент в соответствии с изобретением.Figure 3 shows an absorbent article including a sensing element in accordance with the invention.
Фиг.4 показывает зависимость резонансной частоты и амплитуды от магнитного смещающего поля.Figure 4 shows the dependence of the resonant frequency and amplitude on the magnetic biasing field.
Фиг.5 показывает зависимость магнитного поля от смещающего магнита в местоположении MER пленки.Figure 5 shows the dependence of the magnetic field on the biasing magnet at the location of the MER of the film.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществленияDetailed Description of Preferred Embodiments
Фиг.1 показывает чувствительный элемент 10 в соответствии с предшествующим уровнем техники. Он включает в себя магнитоупругую пленку 12 в форме полосы, закрепленную на полимерной подложке 14. Полимерная подложка 14 находится в форме капсулы 14', которая имеет полую внутреннюю часть и которая полностью окружает магнитоупругую пленку 12. Капсула 14' имеет крышку 18 и основание 12. Центр магнитоупругой пленки 12 крепится в середину основания 20 в продольном направлении (х) и фиксируется на месте адгезивом, давая возможность концам магнитоупругой пленки 12 свободно двигаться. Постоянный смещающий магнит 32 крепится на обратной стороне основы 20 чувствительного элемента 10 и располагается так, чтобы магнитное поле В лежало параллельно плоскости магнитоупругой пленки.Figure 1 shows the
Настоящее изобретение предоставляет чувствительный элемент 10, иллюстрированный, в общем, на Фиг.2. Он включает в себя магнитоупругую пленку 12 в форме полосы, закрепленную на полимерной подложке 14. Как описано выше, чувствительный элемент 10 можно поместить в абсорбирующее изделие и применять для определения присутствия влаги.The present invention provides a
Магнитоупругие материалыMagnetoelastic Materials
Магнитоупругая пленка 12 чувствительного элемента 10 обычно выполнена в форме полосы с продольной осью (х) и поперечной осью (у) и с большей протяженностью в продольном направлении, чем в поперечном направлении. Также возможны другие формы магнитоупругой пленки, такие как, например, квадратная форма.The
Материалы, которые являются подходящими для применения в качестве магнитоупругой пленки 12 в магнитоупругом датчике, представляют собой материалы с безнулевой магнитострикцией и высокой магнитоупругой связью, такие как, например, сплавы на основе железа и никеля, редкоземельные металлы, ферриты, например, ферриты типа шпинели (Fе3O4, MnFe2O4), сплавы на основе железа и кремния, многие другие различные сплавы и их смеси. Можно применять мягкие магнитоупругие материалы, сплавы и их смеси, а также аморфные магнитоупругие материалы, сплавы и их смеси. Примерами аморфных магнитоупругих сплавов являются Metglas, такие как Fe40Ni38Mo4B18, например, Metglas 2826MB3 (Honeywell Amorphous Metals, Pittsburg, PA, USA), Metglas 2826MB2 (FeCo)80B20, (CoNi)80B20 и (FeNi)80B20. Толщина пленки магнитоупругого материала типично составляет приблизительно 0,01-1000 мкм, такая как 0,01-200 мкм, 5-100 мкм или 0,01-100 мкм.Materials that are suitable for use as a
Термин "магнитострикция" относится к явлению, посредством которого материал изменяет свои размеры в присутствии внешнего магнитного поля. Протяженность размерного изменения зависит от намагничиваемости материала и, конечно, от свойств материала. Явление магнитострикции происходит благодаря взаимодействию между атомными магнитными моментами в материале.The term "magnetostriction" refers to a phenomenon by which a material changes its size in the presence of an external magnetic field. The length of the dimensional change depends on the magnetization of the material and, of course, on the properties of the material. The phenomenon of magnetostriction occurs due to the interaction between atomic magnetic moments in a material.
Материал, имеющий "высокую магнитнитоупругую связь", эффективно превращает магнитную энергию в энергию механической упругой деформации и наоборот. Когда материал, который может превратить магнитную энергию в энергию механической упругой деформации, облучается переменным магнитным полем, упругие волны механически деформируют материал, который имеет механическую резонансную частоту, обратно пропорциональную его длине. Если материал также является магнитострикционным, он генерирует магнитный поток при механической деформации материала. Этот магнитный поток проходит удаленно, и его можно определить измерительной катушкой.A material having a “high magnetoelastic coupling” effectively converts magnetic energy into energy of mechanical elastic deformation and vice versa. When a material that can convert magnetic energy into energy of mechanical elastic deformation is irradiated with an alternating magnetic field, elastic waves mechanically deform a material that has a mechanical resonant frequency inversely proportional to its length. If the material is also magnetostrictive, it generates a magnetic flux during mechanical deformation of the material. This magnetic flux travels remotely and can be detected by a measuring coil.
Кроме того, магнитоупругий материал аккумулирует магнитную энергию в магнитоупругой волне при облучении внешним магнитным полем. При отключении магнитного поля магнитоупругий материал показывает затухающие колебания с конкретной резонансной частотой, обозначенной как магнитоакустическая резонансная частота. Эти колебания дают начало магнитному потоку, который варьируется во времени, который можно удаленно определить измерительной катушкой. Если к магнитоупругому материалу прикладывается импульсное магнитное поле, такое как, например, импульсное синусоидальное магнитное поле, будет возможно определить эту характеристическую резонансную частоту между магнитными импульсами. Резонансная частота обратно пропорциональна длине куска магнитоупругого материала.In addition, the magnetoelastic material accumulates magnetic energy in a magnetoelastic wave when irradiated with an external magnetic field. When the magnetic field is turned off, the magnetoelastic material shows damped oscillations with a specific resonant frequency, designated as magnetoacoustic resonant frequency. These oscillations give rise to magnetic flux, which varies in time, which can be remotely determined by the measuring coil. If a pulsed magnetic field, such as, for example, a pulsed sinusoidal magnetic field, is applied to a magnetoelastic material, it will be possible to determine this characteristic resonant frequency between the magnetic pulses. The resonant frequency is inversely proportional to the length of the piece of magnetoelastic material.
Применяемые импульсные частоты могут составлять, например, приблизительно 10-1000 Гц, такие как приблизительно 50-700 Гц. Рабочие циклы импульсов могут составлять, например, приблизительно 1-90%, такие как приблизительно 10-50%. Если магнитное поле является импульсным синусоидальным полем, синусоиды могут составлять, например, приблизительно 50-80 кГц. Если в качестве магнитоупругого материала применяется материал Metglas® от Honeywell, амплитуда магнитного поля импульсного поля может составлять приблизительно 0,05-0,1 мТл.The applied pulse frequencies can be, for example, approximately 10-1000 Hz, such as approximately 50-700 Hz. Pulse duty cycles can be, for example, about 1-90%, such as about 10-50%. If the magnetic field is a pulsed sinusoidal field, the sinusoids can be, for example, approximately 50-80 kHz. If Metglas® from Honeywell is used as the magnetoelastic material, the amplitude of the magnetic field of the pulsed field can be approximately 0.05-0.1 mT.
Для приложения магнитного поля к магнитоупругой пленке можно применять, например, катушку возбуждения. Для улавливания полученного сигнала, т.е. для определения резонансной частоты, можно применять измерительную катушку. Катушка возбуждения и измерительная катушка могут располагаться в одном и том же ручном элементе, предпочтительно в одном и том же ручном элементе. В дополнительной альтернативе одну и ту же катушку можно использовать в качестве как катушки возбуждения, так и измерительной катушки, т.е. ее можно использовать как для возбуждения, так и для определения. WO 2004/021944 вводится в данное описание в виде ссылки во всей своей полноте для дополнительных деталей относительно возбуждения магнитоупругого материала, определения резонансной частоты и приспособлений для возбуждения и определения.For applying a magnetic field to a magnetoelastic film, for example, an excitation coil can be used. To capture the received signal, i.e. To determine the resonant frequency, a measuring coil can be used. The drive coil and the measuring coil can be located in the same manual element, preferably in the same manual element. In an additional alternative, the same coil can be used as both an excitation coil and a measuring coil, i.e. it can be used both for excitation and for determination. WO 2004/021944 is hereby incorporated by reference in its entirety for further details regarding the excitation of magnetoelastic material, the determination of the resonant frequency, and the devices for excitation and determination.
Магнитоупругую пленку 12 покрывают слоем, включающим в себя чувствительный элемент 32, расположенный для взаимодействия с анализируемым материалом. Например, магнитоупругую пленку 12 можно покрыть чувствительным полимером, таким как, например, чувствительным к влажности полимером. В одном варианте осуществления чувствительный материал 32 представляет собой чувствительный к влажности полимер, выбираемый из группы, состоящей из линейных и гидрофильных полимеров или химически/физически сшитых набухаемых полимерных гелей на основе поливинилового спирта, поливинилпирролидона, полиэтиленоксида и их сополимеров, полиуретана, полиамидов, крахмала и его производных, целлюлозы и ее производных, полисахаридов, белков, полиакрилонитрила, полиэтиленимина, полимеров на основе акрилатов и их смесей. Полимерные гели на основе полиспиртов, такие как полимерные гели на основе поливинилового спирта, являются предпочтительными чувствительными материалами 32 для обнаружения влажности. Толщина слоя чувствительного материала 32 может составлять, например, приблизительно 0,005-500 мкм, такая как 0,005-100 мкм, 2,5-50 мкм, 5-50 мкм или 34 мкм. Пример магнитоупругого датчика, в котором магнитоупругий материал покрывается чувствительным материалом, раскрывается в WO 2004/021944.The
Альтернативно, магнитоупругую пленку 12 можно покрыть детекторными молекулами или можно покрыть не чувствительным к влажности полимером, который, в свою очередь, покрывают детекторными молекулами. Детекторные молекулы применяются для обнаружения по меньшей мере одного целевого биологического и/или химического анализируемого материала.Alternatively, the
В одном варианте детекторные молекулы можно применять для обнаружения биологического или химического анализируемого материала, выбираемого из группы, состоящей из ферментов или последовательности ферментов; антител; нуклеиновых кислот, таких как ДНК или РНК; белка, такого как растворимый белок или мембранный белок; пептида, такого как олигопептид или полипептид; органеллы; частей природной или синтетической клеточной мембраны или капсида, такого как клеточная или животная клеточная мембрана бактерии или вирусный капсид; непораженная или частично жизнеспособная или не жизнеспособная бактериальная, растительная или животная клетка; кусок растительных или животных тканей или любой другой биологически производной молекулы; липид; углевод; лектин и их смеси.In one embodiment, the detector molecules can be used to detect a biological or chemical analyte material selected from the group consisting of enzymes or a sequence of enzymes; antibodies; nucleic acids such as DNA or RNA; a protein, such as a soluble protein or membrane protein; a peptide such as an oligopeptide or polypeptide; organelles; parts of a natural or synthetic cell membrane or capsid, such as a bacterial cell or animal cell membrane or a viral capsid; an unaffected or partially viable or non-viable bacterial, plant or animal cell; a piece of plant or animal tissue or any other biologically derived molecule; lipid; carbohydrate; lectin and mixtures thereof.
В другом варианте детекторную молекулу можно применять для обнаружения биологического или химического анализируемого материала, выбираемого из группы, состоящей из патогенных бактерий; непатогенных бактерий, например, ободочных бактерий; вирусов; паразитов; бактериальных токсинов; грибков; ферментов; белков; пептидов; животных кровяных клеток, таких как человеческие белые или красные кровяные клетки; гормоны; животные компоненты крови, включая человеческие, такие как глюкоза крови; моча и ее компоненты, такие как глюкоза, кетоны, уробилиноген и билирубин, и их смеси.In another embodiment, the detector molecule can be used to detect a biological or chemical analyte material selected from the group consisting of pathogenic bacteria; non-pathogenic bacteria, for example colonic bacteria; viruses; parasites; bacterial toxins; fungi; enzymes; proteins; peptides; animal blood cells, such as human white or red blood cells; hormones; animal blood components, including human, such as blood glucose; urine and its components, such as glucose, ketones, urobilinogen and bilirubin, and mixtures thereof.
Бактерии, для обнаружения которых можно применять детекторную молекулу, патогенные или нет, выбирают из группы, состоящей из Escherichia coli, Salmonella typhi, Salmonella paratyphi, Salmonella enteriditid, Salmonella thyphimurium, Salmonella heidelberg, Staphylococcus aureus, Shigella sonnei, Shigella flexneri, Shigella boydii, Shigella dysenteriae. Vibrio cholerae, Mycobacterium tuberculosis, Yersina enterocolitica, Aeromonas hydrophila, Plesmonas shigelloides, Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Bacteroides fragilis, Clostridia septicum, Clostridia perfringens, Clostridia botulinum, Clostridia difficile и их смеси.Bacteria for detection of which a detection molecule can be used, pathogenic or not, are selected from the group consisting of Escherichia coli, Salmonella typhi, Salmonella paratyphi, Salmonella enteriditid, Salmonella thyphimurium, Salmonella heidelberg, Staphylococcus aureus, Shigella sonnei, Shigella boyner Shigella dysenteriae. Vibrio cholerae, Mycobacterium tuberculosis, Yersina enterocolitica, Aeromonas hydrophila, Plesmonas shigelloides, Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Bacteroides fragilis, Clostridia septicum, Clostridia perfringens, Clostridia and their mixulidia botulinum
В еще одном варианте детекторную молекулу применяют для обнаружения химического соединения или химического анализируемого материала, такого как здоровые маркеры или питательные маркеры. Питательные маркеры включают маркеры, например, для эффективности метаболизма, недостаточности питательных веществ, абсорбции или мальабсорбции питательных веществ, поглощения пищи и напитков, пищевых аллергий (например, на арахис), пищевой непереносимости (например, непереносимости лактозы или глютена), экологию ободочных бактерий (например, полезных бактерий, таких как бифидобактерии и лактобациллы) и общего энергетического баланса. Здоровые маркеры могут включать химические анализируемые материалы, такие как тяжелые металлы (например, свинец, ртуть и т.д.), радиоактивные вещества (например, цезий, стронций, уран и т.д.), жиры, ферменты, эндогенные секреции, белковое вещество (например, кровяные сгустки), слизистые и микроорганизмы, как описано выше, которые могут быть связаны с различными здоровыми тканями, такие как инфекция, диарея, гастроинтестинальное недомогание при заболевании или отравление. Тяжелые металлы, особенно в определенных развивающихся странах и в более старых и/или менее изобильных районах развитых стран, представляют собой серьезный риск для здоровья. Например, отравление свинцом и ртутью может происходить при всасывании этих тяжелых металлов из окружающих источников (например, из свинцовой краски, неурегулированных тяжелых производств и т.д.) и может быть смертельным. Более обычно легкое отравление этими и другими тяжелыми металлами приводит к замедленному умственному и/или физическому развитию, особенно у детей, что может происходить в течение длительного промежутка времени и иметь длительное влияние на индивидуума. Другие примеры питательных маркеров включают кальций, витамины (например, тиамин, рибофлавин, ниацин, биотин, фолиевая кислота, пантотеновая кислота, аскорбиновая кислота, витамин Е и т.д.), электролиты (например, натрий, калий, хлор, бикарбонат и т.д.), жиры, жирные кислоты (с длинной и короткой цепью), мыла (например, пальмитат кальция), аминокислоты, ферменты (например, лактоза, амилаза, липаза, трипсин и т.д.), желчные кислоты и их соли, стероиды и углеводы. Например, является важной мальабсорбция кальция тем, что она может привести к долговременному дефициту костной массы.In yet another embodiment, the detector molecule is used to detect a chemical compound or chemical analyte material, such as healthy markers or nutritional markers. Nutritional markers include markers, for example, for metabolic efficacy, nutrient deficiency, absorption or malabsorption of nutrients, absorption of food and beverages, food allergies (e.g. peanuts), food intolerances (e.g. lactose or gluten intolerance), ecology of colonic bacteria ( for example, beneficial bacteria such as bifidobacteria and lactobacilli) and overall energy balance. Healthy markers may include chemical analytes, such as heavy metals (e.g. lead, mercury, etc.), radioactive substances (e.g., cesium, strontium, uranium, etc.), fats, enzymes, endogenous secretions, protein a substance (e.g., blood clots), mucous membranes and microorganisms, as described above, which may be associated with various healthy tissues, such as infection, diarrhea, gastrointestinal malaise in case of illness or poisoning. Heavy metals, especially in certain developing countries and in older and / or less abundant areas of developed countries, pose a serious health risk. For example, lead and mercury poisoning can occur when these heavy metals are absorbed from surrounding sources (for example, from lead paint, unregulated heavy industries, etc.) and can be fatal. More commonly, mild poisoning with these and other heavy metals leads to a slowed mental and / or physical development, especially in children, which can occur over a long period of time and have a lasting effect on the individual. Other examples of nutritional markers include calcium, vitamins (e.g., thiamine, riboflavin, niacin, biotin, folic acid, pantothenic acid, ascorbic acid, vitamin E, etc.), electrolytes (e.g. sodium, potassium, chlorine, bicarbonate, etc.). etc.), fats, fatty acids (long and short chain), soaps (e.g. calcium palmitate), amino acids, enzymes (e.g. lactose, amylase, lipase, trypsin, etc.), bile acids and their salts , steroids and carbohydrates. For example, calcium malabsorption is important in that it can lead to long-term bone deficiency.
Подходящие детекторные молекулы могут включать любой биологически распознаваемый элемент и дополнительно характеризуются углеводами, антителами или их частями, синтетическими антителами или их частями, ферментами, пектинами, ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислотой), РНК (рибонуклеиновой кислотой), клетками и/или клеточными мембранами или любой другой молекулой с вяжущей способностью для определенного биологического анализируемого материала или химического анализируемого материала.Suitable detector molecules may include any biologically recognizable element and are further characterized by carbohydrates, antibodies or parts thereof, synthetic antibodies or parts thereof, enzymes, pectins, DNA (deoxyribonucleic acid), RNA (ribonucleic acid), cells and / or cell membranes, or any other an astringent molecule for a particular biological analyte or chemical analyte.
Можно использовать любые подходящие способы для нанесения детекторных молекул на магнитоупругий слой. Например, может быть желательным химически связать детекторную молекулу непосредственно или косвенно с магнитоупругим слоем, применяя любую одну из множества традиционно применяемых сшивающих молекул, включая, но не ограничиваясь ими, глутаровый альдегид, N-гидроксисукцинимид, карбодидимиды.You can use any suitable methods for applying the detector molecules to the magnetoelastic layer. For example, it may be desirable to chemically couple the detector molecule directly or indirectly to the magnetoelastic layer using any one of a variety of commonly used crosslinking molecules, including, but not limited to, glutaraldehyde, N-hydroxysuccinimide, carbodidimides.
Магитоупругие пленки 12, которые можно применять в магнитоупругих чувствительных элементах, типично получают как непрерывную ленту. При получении магнитоупругих пленок 12, в которых магнитоупругий материал покрывается слоем, включающим в себя чувствительный элемент 32, ленту магнитоупругой пленки 12 типично покрывают чувствительным материалом 32 и после этого покрытую ленту разделяют на полосы, образующие различные детекторы. Однако ленту можно также сначала разделить на полосы и после этого нанести чувствительный материал 32 на разделенные полосы.
Как описано выше, магнитоупругая пленка 12 вибрирует при конкретной резонансной частоте на первоначальной стадии, т.е. до воздействия водяного пара или химического анализируемого материала. Когда магнитоупругую пленку 12 и покрытие чувствительного материала 32 подвергают воздействию водяного пара или химического анализируемого материала, они связываются с поверхностью магнитоупругой пленки 12 через чувствительный материал 32. В результате масса магнитоупругой пленки 12 увеличивается, что приводит к измеряемому изменению резонансной частоты, что, в свою очередь, можно обнаружить измерительной катушкой.As described above, the
Полимерная подложкаPolymer backing
Чувствительный элемент 10 изобретения включает в себя полимерную подложку 14 для магнитоупругой пленки 12. Магнитоупругая пленка 12 фиксировано прикрепляется по меньшей мере на одном местоположении на указанной подложке 14 так, чтобы магнитоупругая пленка 12 могла вибрировать. Как любая вибрирующая структура, магнитоупругая пленка 12 имеет узлы колебаний, в которых смещение равно нулю. В наиболее общем виде в центре магнитоупругой пленки 12 существует узел колебаний, поэтому наиболее подходящее местоположение для нанесения магнитоупругой пленки 12 находится только в центре магнитоупругой пленки 12 при измерении в продольном направлении (х).The
Полимерная подложка 14 включает в себя смесь полимерного материала 22 и магнитно восприимчивого материала 16 (см. Фиг.2). Полимерный материал 22 может быть любым известным полимерным материалом 22, который удовлетворяет требованиям прочности, упругости, долговечности, стабильности и формуемости, которые необходимы в чувствительном элементе 10. Полимерный материал 22 обычно находится в форме частиц или гранул до смешения с магнитно восприимчивым материалом 16 и переработки. Полимерный материал 22 может представлять собой сополимер или блок-сополимер и может быть синтетическим или натуральным. Полиамины, полиамиды, простые полиэфиры, полиалкены (например, полиэтилен), полиакрилаты, полиакриламиды, полистиролы, поливинилгалогениды и сложные полиэфиры и их смеси представляют собой все подходящие полимерные материалы для применения в настоящем изобретении. Полиамиды и сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (ABS) функционируют благоприятным образом с точки зрения изготовления и одобрены для применения в гигиенических изделиях.The
Типично полимерная подложка 14 образуется благодаря технологии формования, такой как литье под давлением, прямое прессование, литьевое прессование, шприцевание, формование раздувом, центробежное формование, формование листовых термопластов, вакуумное формование (упрощенная версия формования листовых термопластов), реакционное литье под давлением, ламинирование, формование вспениваемых гранулированных полимеров или формование пенопластов. Полимерную подложку 14 можно также образовать благодаря процессам экструзии.Typically, the
Полимерная подложка 14, иллюстрированная на Фиг.2, находится в форме капсулы 14', которая имеет полую внутреннюю часть и которая полностью окружает магнитоупругую пленку 12. Капсула 14' имеет крышку 18 и основание 12. Магнитоупругая пленка 12 крепится в центре основания 20 и фиксируется на месте (например, с помощью адгезива), давая возможность каждому концу пленки 12 свободно двигаться.The
Капсула 14' Фиг.2 имеет овальное поперечное сечение с границей между крышкой 18 и основанием 20, пролегающим вдоль периметра капсулы 14'. Однако капсула 14' может принимать другие геометрические формы, такие как цилиндрическая, с границей между крышкой 18 и основанием 20 на одном конце или выравниваться с большей или меньшей осью симметрии. Также возможны капсулы 14' с поперечным сечением, которое является прямоугольным, квадратным или любой другой геометрии. Все эти формы можно легко предоставить посредством технологий формования, обсужденных выше. При условии, что капсула 14' предлагает соответствующую защиту магнитоупругой пленке 12 и дает возможность ей свободно вибрировать и в то же время позволяет генерирование гомогенного магнитного поля В, точная геометрия капсулы не имеет особого значения.The
Капсула 14' включает в себя по меньшей мере одно отверстие 24, которое позволяет прохождение газов в капсулу 14'. На Фиг.2 эти отверстия 24 иллюстрированы как множество небольших сквозных отверстий на крышке 18, хотя возможны альтернативные расположения отверстий 24, например щели или открытые области в крышке 18 или основании 20, или нарушения непрерывности в границе между крышкой 18 и основанием 20. Капсула 14' может также иметь относительно "открытую" структуру, в которой отверстия 24 являются сравнительно большими.The capsule 14 'includes at least one
В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере одно отверстие в капсуле 14' покрывается непроницаемым для жидкости проницаемым для газа слоем 26. Это ограничивает доступ жидкости во внутреннюю часть капсулы 14', которая может иначе разрушить или понизить эффект магнитоупругой пленки 12, но позволяет пару проходить в капсулу и из нее. При желании можно покрыть всю капсулу 14' непроницаемым для жидкости и проницаемым для газа слоем 26. Подходящими непроницаемыми для жидкости и проницаемыми для газа слоями 26 являются нетканые материалы, перфорированные пластичные пленки и их ламинаты.In a preferred embodiment, at least one opening in the
Магнитно восприимчивый материалMagnetically susceptible material
Полимерная подложка 14 изобретения включает в себя смесь полимерного материала 22 и магнитно восприимчивого материала 16. Это схематично иллюстрируется на увеличенной вкладке на Фиг.2. Термин "магнитно восприимчивый материал" относится к материалу, который становится намагниченным при воздействии магнитного поля. Магнитная восприимчивость материала представляет собой степень намагничиваемости указанного материала в ответ на приложенное магнитное поле.The
Магнитно восприимчивый материал 16 находится в форме частиц. В настоящем контексте выражение "в форме частиц" включает формы, такие как гранулы и порошки, и описывает материал, в котором средний диаметр частиц лежит между 1 и 4 мкм. Магнитно восприимчивый материал 16 смешивают с полимерным материалом 22 с образованием, по существу, гомогенной смеси.The magnetically
Формованные литьем магниты включают в себя магнитный порошок, который диспергирован в полимере, и дают возможность изготавливать сложные форму посредством литьевого формования. Для активизации связывания и смешения между магнитным порошком и полимером магнитный порошок часто изменяют химически некоторым образом, и он может включать в себя полимеризуемые группы, которые вводятся в полимер при полимеризации. Физические и магнитные свойства формованных литьем магнитов зависят от исходных материалов, но они, как правило, имеют более низкую силу магнитного поля и по физическим свойствам напоминают пластики. Патент США №4358388 описывает латекс магнитного полимера и способ его получения.Injection molded magnets include a magnetic powder that is dispersed in a polymer and make it possible to produce complex shapes by injection molding. To enhance the binding and mixing between the magnetic powder and the polymer, the magnetic powder is often chemically modified in some way, and it may include polymerizable groups that are introduced into the polymer during polymerization. The physical and magnetic properties of injection molded magnets depend on the starting materials, but they usually have a lower magnetic field strength and resemble plastics in physical properties. US patent No. 4358388 describes the latex of a magnetic polymer and a method for its preparation.
Магнитно восприимчивый материал 16 является предпочтительно ферромагнитным с остаточной намагниченностью (remanence). Приложение внешнего магнитного поля вызывает намагничивание магнитно восприимчивого материала, создавая общее магнитное поле В. При отключении внешнего магнитного поля магнитно восприимчивый материал должен обладать остаточной намагничиваемостью, которая создает магнитное поле В внутри капсулы. Подходящие магнитно восприимчивые материалы выбирают из группы, включающей металл, металлический сплав, оксид железа, диоксид хрома и смеси оксида железа и оксидов других металлов. Подходящие металлы могут представлять собой железо, железо с добавлением кремния, никель или кобальт. Подходящие металлические сплавы могут представлять собой сплав железа, железа с добавлением кремния, никеля или кобальта по меньшей мере с одним из молибдена, хрома, меди, ванадия, марганца, стронция, алюминия и титана. Оксиды железа включают Fе3O4 и γ-Fе2O3 или их смеси. Оксиды железа, такие как Fе3O4 и γ-Fе2O3, можно смешать с комбинированными или смешанными с другими оксидами металлов, такими как оксид кобальта, оксид марганца, оксид цинка, оксид бария и оксиды редкоземельных металлов. Магнитно восприимчивыми материалами, которые можно применять, являются феррит стронция и оксид хрома.The magnetically
Коммерчески доступны готовые смеси магнитно восприимчивого материала 16 в форме частиц и полимерного материала 22. Например, COMPODIC FPA-132 является смесью феррита стронция и полиамида 12 и поставляется фирмой DIC Europe GmbH. YUXIANG Magnetic Materials Ind. Co., Ltd и Xiangying Magnetic Materials Co., Ltd также являются поставщиками подобных готовых смешанных продуктов.Commercially available ready-made mixtures of magnetically
Подходящим образом полимерная подложка 14 включает в себя от 50 до 95 мас.%, предпочтительно от 75 до 90 мас.% магнитно восприимчивого материала 16. Введение магнитно восприимчивого материала 16 на полимерную подложку 14 может ослабить подложку 14 и сделать ее хрупкой, так как оптимально для прочности и упругости полимерной подложки 14, чтобы только крышка 18 или основание 20 капсулы 14' включали в себя магнитно восприимчивый материал 16. Это также предоставляет снижение себестоимости.Suitably, the
Магнитно восприимчивый материал 16 обычно находится в форме частиц, которые диспергированы среди частиц полимерного материала 22 (см. Фиг.2). Предпочтительно частицы имеют средний диаметр от 0,5 до 3 мм, более предпочтительно от 1 до 2,5 мм.The magnetically
Магнитное поле В индуцируется в полимерной подложке 14 так, чтобы поле В ориентировалось в направлении, которое является параллельным плоскости магнитоупругой пленки 12. Для получения самой высокой магнитной остаточной намагничиваемости (remanence), которая создает самое высокое магнитное поле внутри капсулы, в продольном направлении капсулы прикладывают внешнее магнитное поле предварительно определенного уровня. Минимальная сила этого внешнего магнитного поля варьируется с размером, геометрией и магнитным материалом в капсуле и определяется, где две линии намагничиваемости в магнитном гистерезисе образуют замкнутый контур.A magnetic field B is induced in the
Если магнитоупругая пленка 12 находится в форме полосы, магнитное поле В полимерной подложки 14 ориентируется в направлении, которое является параллельным продольной оси (х) магнитоупругой пленки 12. Это максимизирует вибрацию в магнитоупругой пленке 12 и, таким образом, максимизирует силу сигнала, излучаемого чувствительным элементом 10.If the
Сила магнитного поля В в полимерной подложке 14 находится между 0,1 и 2 мТл, предпочтительно между 0,1 и 0,5 мТл.The strength of the magnetic field B in the
Посредством введения магнитно восприимчивого материала 16 в полимерную подложку 14 таким способом, исключается необходимость в отдельном смещающем магните 32 и проблемы, связанные с подобными магнитами. Следовательно, чувствительный элемент 10 в соответствии с изобретением не содержит отдельного смещающего магнита 32; вместо этого полимерная подложка 14 чувствительного элемента 10 сама действует как смещающий магнит.By introducing the magnetically
Настоящее изобретение также относится к способу получения чувствительного элемента 10, как описано в данном документе, причем указанный способ включает в себя стадии:The present invention also relates to a method for producing a
а.) смешение полимерного материала 22 с магнитно восприимчивым материалом 16;A.) mixing
b.) отливку полимерной подложки 14 из смеси полимерного материала 22 и магнитно восприимчивого материала 16;b.) casting a
с.) намагничивание полимерной подложки 14 так, чтобы обеспечить ее наибольшим магнитным полем В;C.) magnetization of the
d.) крепление магнитоупругой пленки 12 на полимерной подложке 14 так, чтобы плоскость магнитоупругой пленки 12 ориентировалась в направлении, которое является параллельным магнитному полю В.d.) mounting the
Для исключения вариаций в резонансной частоте чувствительного элемента 10, которые могут происходить в ходе изготовления, способ может дополнительно включать стадию калибровки чувствительного элемента 10 после того, как магнитоупругая пленка 12 закреплена на полимерной подложке 14.In order to eliminate variations in the resonant frequency of the
Как описано выше, полимерная подложка 14 может включать в себя капсулу 14', имеющую крышку 18 и основание 20 и по меньшей мере одно отверстие 20, которое дает возможность пропускания газов. В этом случае стадия d. (приведенная выше) включает в себя отдельные стадии крепления магнитоупругой пленки 12 на основание 20 капсулы 14' так, чтобы плоскость магнитоупругой пленки 12 ориентировалась в направлении, которое является параллельным магнитному полю В капсулы 14', и закрытия крышки 18 так, чтобы магнитоупругая пленка 12 была полностью заключена внутри капсулы 14'.As described above, the
Абсорбирующее изделиеAbsorbent product
Чувствительный элемент 10 в соответствии с изобретением можно расположить в контакте с абсорбирующим материалом абсорбирующей структуры 34 абсорбирующего изделия 30 или на расстоянии от него. Например, чувствительный элемент 10 в соответствии с изобретением может содержаться в абсорбирующей структуре в абсорбирующем изделии 30, таком как подгузник, подгузник в виде трусов, предмет одежды при недержании, гигиеническая прокладка, приспособление для чистки, полотенце, бумажные салфетки, устройство защиты для кроватей, перевязочный материал для ран и язв, продукт типа тампонов или подобный продукт. При нормальном применении абсорбирующая структура в подобном абсорбирующем изделии служит для абсорбции, удержания и изолирования отходов жизнедеятельности или физиологических экссудатов, например, мочи, фекалий, крови, менструальной крови, текучего вещества из ран и язв, промывочной текучей среды и слюны. Когда в подобной абсорбирующей структуре содержится чувствительный элемент 10 в соответствии с изобретением, в котором магнитоупругая пленка 12 по меньшей мере частично покрывается слоем, включающим в себя чувствительный к влажности полимер или детекторные молекулы, будет возможно легкое обнаружение влажности или биологического, и/или химического анализируемого материала, т.е. будет возможно легкое обнаружение события, такого как мочеиспускание или дефекация. Обнаружение производится посредством обнаружения изменения резонансной частоты чувствительного элемента 10, как описано выше. В связи с этим состояние абсорбирующей структуры и, таким образом, абсорбирующего изделия 30 можно легко контролировать пользователем, родителем, лицом, осуществляющим уход, и т.д.The
Например, чувствительный элемент 10 в соответствии с изобретением может заменить чувствительный элемент, раскрытый в WO 2004/021944, и, таким образом, содержаться в абсорбирующих структурах и абсорбирующих изделиях, раскрытых в WO 2004/021944. Таким образом, чувствительный элемент 10 в соответствии с изобретением можно расположить в различных местоположениях в абсорбирующей структуре в соответствии с местоположениями чувствительного элемента в WO 2004/021944, и абсорбирующее изделие может также включать в себя более чем один чувствительный элемент 10. Например, абсорбирующее изделие может включать в себя 1-10 чувствительных элементов 10 в соответствии с изобретением.For example, the
На Фиг.3 схематично показан один не ограниченный пример абсорбирующего изделия 30, включающего в себя чувствительный элемент 10 в соответствии с изобретением.Figure 3 schematically shows one not limited example of an
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Смещающий магнитBias magnet
В датчик на основе магнитоупругого резонанса крепится магнитоупругая пленка (MER пленка) вместе со смещающим магнитом. Амплитуда магнитного сигнала, генерированная MER пленкой и резонансной частотой MER пленки, зависит от силы смещающего поля (см. Фиг.1). Как можно видеть, существует оптимальное смещение, где амплитуда пленки максимальна. Резонансная частота достигает минимального значения ближе к оптимальному смещающему полю. Для некоторых магнитоупругих сплавов максимум амплитуды и минимум частоты совпадают, но для измеряемого материала 2826МВ3 они отличаются. Желательно оперировать ближе к минимуму частоты, так как резонансная частота становится менее чувствительной к небольшим вариациям в смещающем поле. Вариации могут происходить, например, из-за расширения в свойствах смещающего магнита, вариации в местоположении MER пленки, внесенной при креплении, или различной ориентации датчика в магнитном поле земли.A magnetoelastic resonance (MER film) is attached to the sensor based on magnetoelastic resonance together with a bias magnet. The amplitude of the magnetic signal generated by the MER film and the resonant frequency of the MER film depends on the strength of the bias field (see Figure 1). As you can see, there is an optimal bias where the amplitude of the film is maximum. The resonant frequency reaches a minimum value closer to the optimal bias field. For some magnetoelastic alloys, the amplitude maximum and frequency minimum coincide, but for the 2826MB3 measured material they differ. It is advisable to operate closer to the minimum frequency, as the resonant frequency becomes less sensitive to small variations in the bias field. Variations can occur, for example, due to an expansion in the properties of the bias magnet, variations in the location of the MER of the film introduced during attachment, or different orientation of the sensor in the earth’s magnetic field.
Фиг.4 показывает зависимость резонансной частоты и амплитуды от магнитного смещающего поля. Измеренная MER пленка изготовлена из Metglas 2826МВ3 с размерами 30 мм × 10 мм × 25 мкм.Figure 4 shows the dependence of the resonant frequency and amplitude on the magnetic biasing field. The measured MER film is made of Metglas 2826MB3 with dimensions of 30 mm × 10 mm × 25 μm.
Измерение, представленное на Фиг.4, сделано в постоянном магнитном поле, генерированном катушкой Гельмгольца. Постоянное смещающее поле трудно для реализации в капсуле реального датчика. Обычно магнитоупругую пленку располагают близко к тонкому смещающему магниту с формой и размерами, похожими на пленку, или параллельно с ним. Поле от подобного смещающего магнита показано на Фиг.5. Фигура показывает магнитное поле (только компонент, параллельный длине пленки) от смещающего магнита в местоположении MER пленки. Магнит имеет размеры 35 мм × 8 мм с длинными осевыми краями, вырезанными под углом в 45 градусов. Для сравнения с типичной MER пленкой помещена длинная 30 мм линия. Края смещающего магнита вырезаны под углом для снижения неоднородности поля на краях, но поле все еще остается далеким от однородности. Можно видеть, что поле является достаточно однородным в центре пленки, но оно быстро уменьшается до нуля на краях. Это является типичным для смещающего магнита, который имеет длину, похожую на MER пленку. Неоднородное поле приводит к тому, что пленка не оптимально смещается на краях, и эффективное смещение будет становиться более чувствительным к точному местоположению MER пленки в капсуле.The measurement shown in FIG. 4 is made in a constant magnetic field generated by a Helmholtz coil. A constant bias field is difficult to implement in a capsule of a real sensor. Typically, a magnetoelastic film is placed close to, or in parallel with, a thin bias magnet with a shape and size similar to the film. A field from a similar bias magnet is shown in FIG. 5. The figure shows the magnetic field (only the component parallel to the length of the film) from the bias magnet at the location of the MER of the film. The magnet measures 35 mm × 8 mm with long axial edges cut at an angle of 45 degrees. For comparison with a typical MER film, a long 30 mm line is placed. The edges of the biasing magnet are cut at an angle to reduce the field heterogeneity at the edges, but the field is still far from uniformity. You can see that the field is quite uniform in the center of the film, but it quickly decreases to zero at the edges. This is typical of a bias magnet that has a length similar to a MER film. An inhomogeneous field leads to the fact that the film is not optimally displaced at the edges, and the effective displacement will become more sensitive to the exact location of the MER of the film in the capsule.
Фиг.5 показывает магнитное поле (только компонент, параллельный длине пленки) от смещающего магнита на местоположении MER пленки. Магнит имеет размеры 35 мм × 8 мм с длинными осевыми краями, вырезанными под углом в 45 градусов. Для сравнения с типичной MER пленкой помещена длинная 30 мм линия.5 shows a magnetic field (only a component parallel to the length of the film) from the biasing magnet at the location of the MER of the film. The magnet measures 35 mm × 8 mm with long axial edges cut at an angle of 45 degrees. For comparison with a typical MER film, a long 30 mm line is placed.
Если MER пленка крепится на подложку 14 изобретения, на MER пленке получается более однородное смещающее поле. Это делает более легким регулирование смещения MER пленки и снижает расширение в смещении благодаря отклонению от оси при креплении MER пленки на капсуле. Другое преимущество более длинного смещающего магнита заключается в том, что более длинный смещающий магнит, и следовательно, более однородное поле приводят к меньшему притяжению между MER пленкой и смещающим магнитом.If the MER film is attached to the
MER пленка намагничивается магнитным полем от смещающего магнита. Из-за неоднородности смещающего поля намагниченная MER пленка будет испытывать магнитную силу притяжения на областях, близких к полюсам магнита. MER пленка изгибается или прижимается под пленкой перед материалом. Это может сдержать вибрацию пленки и/или вызвать дополнительное трение по отношению к материалу под пленкой. Это может понизить амплитуду сигнала, генерированного MER пленкой. Длинный смещающий магнит (по сравнению с пленкой) перемещает магнитные полюса от пленки, и пленка будет испытывать меньшее притяжение по направлению к смещающему магниту.The MER film is magnetized by a magnetic field from a bias magnet. Due to the heterogeneity of the bias field, the magnetized MER film will experience magnetic attractive forces in regions close to the poles of the magnet. The MER film bends or presses under the film in front of the material. This can inhibit the vibration of the film and / or cause additional friction with respect to the material under the film. This can lower the amplitude of the signal generated by the MER film. A long bias magnet (compared to the film) moves the magnetic poles away from the film, and the film will experience less attraction towards the bias magnet.
Настоящее изобретение не следует ограничивать вариантами осуществления и фигурами, описанными в данном документе, а скорее содержание и пределы изобретения определяются прилагаемой формулой изобретения.The present invention should not be limited to the embodiments and figures described herein, but rather, the content and scope of the invention are defined by the appended claims.
Claims (15)
а. смешения полимерного материала (22) с магнитно-восприимчивым материалом (16) в форме частиц;
b. заливку полимерной подложки (14) из смеси полимерного материала (22) и магнитно-восприимчивого материала (16);
с. намагничивание полимерной подложки (14) так, чтобы обеспечить ее наибольшим магнитным полем (В);
d. крепление магнитоупругой пленки (12) на полимерной подложке (14) так, чтобы плоскость магнитоупругой пленки (12) была ориентирована в направлении, которое параллельно магнитному полю (В).11. A method of obtaining a sensitive element (10) according to any one of claims 1 to 10, wherein said method includes the steps of:
but. mixing the polymer material (22) with a magnetically susceptible material (16) in the form of particles;
b. pouring a polymer substrate (14) from a mixture of a polymer material (22) and a magnetically susceptible material (16);
from. magnetization of the polymer substrate (14) so as to provide it with the largest magnetic field (B);
d. mounting the magnetoelastic film (12) on the polymer substrate (14) so that the plane of the magnetoelastic film (12) is oriented in a direction that is parallel to the magnetic field (B).
е. калибровки чувствительного элемента (10) после того, как магнитоупругая пленка (12) прикреплена на полимерной подложке (14).12. The method according to claim 11, further comprising a stage
e. calibration of the sensing element (10) after the magnetoelastic film (12) is attached to the polymer substrate (14).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127694/12A RU2412678C1 (en) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | Detecting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127694/12A RU2412678C1 (en) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | Detecting element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2412678C1 true RU2412678C1 (en) | 2011-02-27 |
Family
ID=46310485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009127694/12A RU2412678C1 (en) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | Detecting element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2412678C1 (en) |
-
2006
- 2006-12-18 RU RU2009127694/12A patent/RU2412678C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20090302498A1 (en) | Sensing device | |
| 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 | |
| EP1959900B1 (en) | Method and system for associating a reading of a machine readable sensor positioned in an absorbent article with the identity of a user | |
| US7176344B2 (en) | Sensoring absorbing article | |
| US6399853B1 (en) | Disposable article having fecal component sensor | |
| US7982088B2 (en) | Disposable article having a biosensor | |
| JP2005537852A (en) | Sensing and absorbing articles | |
| BRPI0520368B1 (en) | SYSTEM FOR DETECTING WHEN AN ABSORBENT ARTICLE IS DISCONNECTED OR REMOVED FROM A USER'S BODY | |
| WO2000000233A1 (en) | Disposable article having bodily waste component sensor | |
| CA2333957A1 (en) | Disposable absorbent article having a responsive system including an electrical actuator | |
| WO2007073258A1 (en) | Method for providing a film of a magnetoelastic material with a curvature, sensor product obtained by the method and sensor | |
| RU2412678C1 (en) | Detecting element | |
| RU2402759C2 (en) | Method of making piece of film of magnetoelastic material with high flexural rigidity, product made using said method and sensor | |
| GB2449669A (en) | Method of manufacturing a magnetoelastic sensor with a predetermined resonant frequency | |
| RU2393830C2 (en) | Method and system to associate indications of machine-readable gauge mounted on absorbent product with user's identity | |
| BRPI0622244B1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A DETECTION DEVICE, DETECTION DEVICE AND ABSORBENT ARTICLE. | |
| EP1091773B1 (en) | Disposable article having bodily waste component sensor | |
| MXPA00012993A (en) | Disposable article having bodily waste component sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191219 |