指示水分的亲水性聚氨酯的制作方法
【专利说明】指示水分的亲水性聚氨酯 发明领域
[0001] 本发明至少部分地涉及能够指示水分的存在的设备。本发明的实施方案涉及提供 在亲水性聚氨酯材料中的成色材料的固体分散体。特别地，尽管不是唯一地，本发明涉及包 括泡沫的设备，例如亲水性聚氨酯泡沫和成色剂。也包括在本发明的实施方案中的是包括 所述设备的使用的方法，以及其他主题。
[0002] 发明背景
[0003] 亲水性聚氨酯（HPU)泡沫被用于一系列应用，包括医疗应用。医疗HPU泡沫通 常由低聚尿烧-醚预聚物，水和表面活性剂制备（参见Design and Applications of Hydrophilic Polyurethanes, T. Thomson, CRC Press, 2000)。尿烧-酿预聚物通常基于两 种异氰酸酯前体之一：亚甲基二苯基二异氰酸酯（MDI)或甲苯二异氰酸酯（TDI)。HPU泡沫 能够在基于水的液体（包括人类血清）中吸收其自身重量的许多倍，而无外观的显著可视 变化；这可能使得用户或护理者难以评估HPU设备在使用的位点处有多湿。虽然湿润的伤 口愈合是伤口护理的当前范例，但是湿润或者潮湿的伤口敷料可能孵育细菌生长和/或引 起伤口周围的浸渍，而且这不利于伤口愈合。因此，有必要可视化基于HPU的医疗设备中的 水分和液体的位置和程度。这种需要并不限于基于HPU的设备或者医疗设备。
[0004] 成色剂或成色材料是可以以两种或者两种以上的着色状态存在的化学物质，其中 一种着色状态可以是无色。着色状态之间的转换通过成色剂（CF)的环境中的变化实现；这 可以，例如，是压力，温度，光强度或溶剂的变化。在上述每种情况下，CF需要与其它赋形剂 的定制制剂以响应每种特定环境变化。通常，需要不同的赋形剂以将不同的环境刺激转化 成CF的着色状态的变化。因此，可以在一系列的颜色指示应用中使用相同的CF以用于各 种环境的变化。
[0005] 现有技术包括呈现其所暴露于的液体的颜色的材料，参见例如W02011/049522。这 些材料不是成色材料的实例，而是被着色的吸收材料。
[0006] 已知的热致变色CF系统通常依赖于高度特定的赋形剂组。White等人在Journal of Materials Science, 2005, 40, 669中调查和证实了一个这种系统的赋形剂特异性。
[0007] 现有技术中报道了水分指示CF系统，但是出于多种原因它们不能令人满意，主要 是因为每个系统的一种或者多种组分是水溶性的；因此指示系统可以从其预期的位置洗 出。这不适合大多数医疗和家庭应用。
[0008] 美国专利第7913640号公开了一种在热和水分交换（HME)设备中用于指示水分 (但不是湿度）的存在的系统。该指示系统包括CF和活化剂的均匀混合物，在水分不存在 时，其是无色的，但是当暴露于水分时，其变成有色到可以很容易用肉眼观察到的程度。指 示系统的一个例子是CF结晶紫内酯和活化剂2-磺基水杨酸的混合物。水分的存在溶解活 化剂并且允许其与CF相互作用，导致颜色形成。
[0009] 美国专利公开第2011/0144603号公开了一种在一系列吸收剂设备中使用的湿度 指示系统。所描述的系统依赖于四个组分：无色染料（CF)，彩色显影剂（活化剂），隔离物 和包封基质。该系统在干燥状态下无色而当潮湿时由于隔离物的溶解而变得强烈着色。再 次，这是直接医疗使用不希望的。美国专利公开第2011/0144603号中的实施例当潮湿时变 得着色并且当再干燥时由于隔离物的洗出而保持着色。
[0010] 在任何上述系统中用于颜色形成的最低要求是CF和活化剂。例如，Ichimura等 在Langmuir, 2008, 24(13)，6470-6479中描述了二氧化娃纳米粒子（活化剂）上的结晶紫 内酯（CF)的固态吸收以生成强烈着色的产物；表明溶剂不是这种相互作用的先决条件。 [0011] 依赖于其可逆的颜色变化性质的成色剂结晶紫内酯在一系列颜色指示应用中使 用。该化合物以其分离纯状态、作为灰白色内酯存在。在存在选定的分子或适当的电荷或 结构（活化剂）的表面的情况下，该分子的内酯形式转变为其带电荷的，高度着色的无色形 式。
[0012] GB2410748和US3635652分别讨论了基于聚氨酯的材料可以装载有治疗剂或染 料。这些试剂或者染料中的任何一种都不是成色物质。US5399609教导了水溶性的水分指 示颗粒（过渡金属盐）可以与热塑性聚氨酯树脂混合以指示材料中的水分含量。金属盐与 聚氨酯树脂不混溶并保持颗粒状。金属盐不是成色材料的例子。
[0013] US2012/0143160讨论了包括多个组分的成色系统，这些组分中的至少一些是水溶 性的，可以通过在水不溶性但是水可渗透的基质中的截留而呈现较少的水溶性。
[0014] 此外，发明人不知道公开或预期了用于指示湿度的亲水性聚氨酯中的成色剂的分 子分散体或者部分分子分散体的现有技术。
[0015] 本发明的一个目的是至少部分地减轻与现有技术相关的问题。
[0016] 本发明的某些实施方案的一个目的是创建适于在局部或穿透医疗设备或其他非 医疗设备中使用的水分指示系统。
[0017] 本发明的某些实施方案的一个目的是提供用于指示湿度（例如水分）的亲水性聚 氨酯中的成色材料的固体分散体。
[0018] 本发明的某些实施方案的一个目的是提供一种系统，其中当水分被吸收时相互作 用的物质（例如预着色剂，活化剂，溶剂或分离物）都不溶解，从而消除了任何这些物质释 放进入设备的局部环境内的风险。
[0019] 某些实施方案的一个目的是提供成色材料在亲水性聚氨酯中的分子分散体或者 部分分子分散体。
[0020] 而且，本发明的某些实施方案的一个目的是产生水分指示系统，该水分指示系统 以成比例的颜色强度方式响应于水分含量。与此相反，现有技术产生逐步变化的颜色响应。
[0021] 本发明的某些实施方案的一个目的是产生水分指示系统，其能够可逆的水分指 不0
[0022] 而且，本发明的某些实施方案的一个目的是产生水分指示系统，该系统在潮湿和 湿润的环境中在至少24小时的时间内基本上是颜色稳定的。
[0023] 而且，本发明的某些实施方案的一个目的是产生在灭菌之后基本上稳定的水分指 示系统。
[0024] 而且，本发明的某些实施方案的一个目的是产生基本上光稳定的水分指示系统。
[0025] 发明的某些实施方案的概要
[0026] 本发明的某些实施方案是基于提供包括成色材料在亲水性聚氨酯中的固体分散 体的材料。
[0027] 本发明的某些实施方案涉及包括成色材料在亲水性聚氨酯中的分子分散体或者 部分分子分散体的材料。
[0028] 恰当地，该分散体用于指示湿度或水分。在一个实施方案中，亲水性聚氨酯是连续 相。在一个实施方案中，成色物质是分散相。成色物质可以是完全分散相或部分分散相。
[0029] 本发明的某些实施方案涉及用于指示水分或湿度水平的、包括成色材料在亲水性 聚氨酯中的固体分散体的设备。
[0030] 本发明的某些实施方案涉及用于指示水分或湿度水平的、包括成色材料在亲水性 聚氨酯中的分子分散体或者部分分子分散体的设备。
[0031] 本发明的某些实施方案至少部分地涉及以成比例的颜色强度方式响应于吸收的 水分的、包括成色染料和亲水性聚氨酯（HPU)泡沫的设备。恰当地，该系统不需要附加的赋 形剂而顺利发挥作用。不被理论所束缚，但据信，在其水合状态时，HPU泡沫充当成色染料 的活化剂，而在其干燥状态下，它不充当。HPU泡沫和合适的成色染料都不显著溶于水性介 质中，因此在使用时呈现低安全风险。
[0032] 此外，不被理论所约束，但据信，HPU泡沫的吸收水性和有机液体的能力能够实现 本发明的某些实施方案的材料的制备。据认为，在不被可以溶解成色剂的有机溶剂溶剂化 的材料内，成色物质可能不被制备成固体分散体。
[0033] 恰当地，制品是可逆的水分指示剂，即，随着位于所述制品处或者邻近所述制品的 目标位置的水分含量下降，所述成色剂恢复到其原来的颜色。在本发明的某些实施方案中， 所述制品可能能够从原始颜色状态重复变化到第二颜色状态并随着水分含量改变回到原 来的颜色状态。
[0034] 恰当地，所述制品可以用于以成比例的方式量化位于所述制品处或者邻近所述制 品的目标位置的水分含量。
[0035] 在本发明的第一个方面，提供了一种用于指示水分