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基于纺织品的个人卫生防护品研发新趋势

来源: 未知 /  作者: 未知   时间: 2020-04-02 14:23
个人防护装备是防止其感染疾病受到伤害的屏障。美国的家庭、医院和紧急医疗服务机构共有医生、助理、护士等医护人员达1300余万。这些医护人员要直接或间接接触诸多传染病患者,如非典、艾滋病、禽流感和耐药结核病等,要安全有效地完成防护工作,他们就必须穿戴防护装备。这在美国已形成一个很大的市场。
 
高安全系数与低渗透性的防护装备
为使护理患者的医护人员的发病率和死亡率达到可控,并保护自己、家人和社区其他成员,避免传染病给社会带来更大的影响,防护装备必不可少。在过去几十年里,全世界的制造业都在为改善防护装备,深入研究流行性传染病病原体从患者向医护人员传播的机制。研究发现,感染性病原体可通过空气和液体(水、血等)、接触以及黏膜(眼睛等)等进入医护人员的呼吸道和真皮层。因此,对医护人员来说,呼吸、皮肤和黏膜等屏障的保护就至关重要。
目前,市场上已有多种不同类型的防护装备。常用装备包括医用口罩、呼吸器、手套、防护服和护目镜。医护人员偶尔也使用其他防护装备,如面罩。其中,呼吸器(医用口罩、呼吸器等)和皮肤防护设备(手套、长袍等)以纺织品为主。
 
更能有效防止细菌侵入的面罩问世
在医疗机构,医护人员需要佩戴不同类型的呼吸防护设备,包括外科口罩、牙科口罩和呼吸器。医用口罩可供医护人员随时使用,而且比呼吸器更便宜。因此,医护人员值班时使用医用口罩相当普遍。然而,医用口罩的用途并不能保护医护人员免受传染病的侵害。其主要用途是隔离患者与医护人员咳嗽或呼气产生的分泌物。因此,高安全系数与低渗透性的呼吸器用作呼吸防护设备更适合,尤其适合含有流行传染性病原体的环境。
20世纪初,医用口罩还由多层棉纱构成,可重复使用。由于结构多层,这种口罩的防护效果较好。然而,口罩厚重、透气性差、舒适度低,影响大多数医护人员的正常呼吸和工作。到20世纪中期,由多种材料构成的防护用具先后问世。例如,用超细玻璃纤维无纺品制成的一次性口罩面市,材质轻便,还可抑制空气中的致病微生物(如病毒、细菌和真菌),安全系数高,且渗透率低的。到21世纪以来已有许多种纤维(如聚丙烯和纤维素)用于生产医用口罩,其产品可有效地隔绝病毒的入侵。
由不同纤维材料制成的口罩的防护效果各不相同,防护效果从最高到最低依次递减:聚丙烯、聚酯人造丝、玻璃纤维和纤维素纤维。目前,玻璃纤维使用甚少,因为它刺激佩戴者的皮肤。聚丙烯是最常用的纤维,因为它具有高疏水性及排汗功能,能让口罩与面部之间保持干燥舒适。现代医用口罩通常由三层无纺布构成——内层、过滤层和外层。最内层的是一个纺丝网粘合的无纺布垫,紧贴使用者的皮肤。内外层面料之间的过滤层是无纺布垫,主要阻止有害气溶胶颗粒、微生物和体液侵入。外层则直接接触外环境。这种织物由纺粘无纺布垫制成,可以固定过滤层。
最新研发的医用口罩虽可有效防止空气中较大微生物颗粒,或咳嗽、打喷嚏排出的有害颗粒,但其过滤层无法防止亚微米微生物或颗粒的吸入;此外,这些医用口罩的设计并没有解决口罩边缘漏气的问题。因此,如果医护人员接触到非典、流感等流行传染病患者,这些口罩仍不能有效地阻隔感染。
由于医用口罩缺乏,一种医用空气净化微粒面罩应运而生。这些防毒面罩的纺织材质类似于防毒面罩,具有防护作用,可以有效过滤任何微生物,没有边缘漏气现象。佩戴面罩时,医护人员还需要搭配鼻夹使用,鼻夹还可根据面部轮廓进行调整。这样有助于避免微生物、有害颗粒从面罩与脸间的空隙传播。一般来说,这些面罩主要由四五层无纺布构成。聚丙烯无纺布内层和外层中间为两至三层无纺布过滤网。这些过滤层材质是超细聚丙烯纤维密织熔喷无纺布。其他升级材质还有聚丙烯和携带电荷的驻极体纤维结合面料。驻极体纤维可通过静电吸附,捕获有害粒子及微生物,其安全系数高于标准聚丙烯过滤层。事实上,添加驻极体纤维会降低滤层的密度,但并不影响其保护效果。这种低密度的结构透气性好,舒适度高。然而,需要注意的是,这种纤维接触气溶胶会降低面罩的保护效率,因此,其安全系数会随时间的推移降低。
目前,美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)根据过滤和防油气溶胶性能对呼吸防护面罩进行标准化分类。过滤效率可分为95、99和100三个等级,分别可防95%、99%和99.97%(本质上是100%)的气溶胶接触。一般情况下,这三个级别是通过最具穿透性的粒度测试的,即,约0.1μm~0.3μm空气动力学直径。根据防油气溶胶的性能,呼吸防护面罩可分为N型、R型和P型。不防油的防毒面罩为N级;有一定防油效果的为R级;有较强防油效果的则为P级。如果一防护面罩的字母数字代码为P100,表明它可过滤空气中99.97%的微粒,并且具有很强的防油性。值得注意的是,医护人员通常使用N95口罩,因为是一次性的,因此不需要任何清洁和维护,价格低廉,易于使用。
综上所述,虽然市面上有不同类型、效果不同的呼吸面罩,但并不能完全消除医护人员接触空气中微生物的风险。因为现有的呼吸面罩不够理想,不足以充分防护空气微生物,比如,新发现的全球流行传染病。此外,呼吸面罩既能防止吸入微生物,又能使佩戴者感到舒适,这个问题目前仍没有得到完美的解决。另外,面罩处理后,许多隐藏在呼吸面罩纤维材料中的致病微生物仍可存活很长时间,造成安全隐患。在机械处理过程中,这些呼吸面罩极有可能将隐藏的微生物传播到其他介质中,带来二次感染。
 
呼之欲出的新型人体防护服
无论是提供治疗、操作相关设备,还是给病人更衣、记录治疗过程等,大部分日常工作都需要医护人员用手完成。因此,他们的手很容易接触到可能含有致病微生物的体液。自1890年以来,为防止接触传染性微生物,医护人员均需佩戴无菌医用手套。过去几十年里,医疗手套的生产有了很大改进。目前,医用手套一般由不同的防水纺织聚合物(通常由乳胶、丁腈橡胶、乙烯基或氯丁橡胶制成)制成,可保护医护人员不直接接触受污染的液体。一般来说,这些手套可分为检查手套和手术手套。检查手套通常用淀粉润滑,便于脱戴,舒适度高。然而,手术手套不能润滑,以免患者手术部位组织吸收玉米淀粉,阻碍愈合。这一点虽然也很重要,但手术手套应更恰当地考虑佩戴者的舒适度和/或手的尺寸,从而为医护人员和患者提供最大的保护。
除了手,医护人员的其他身体部位也可能接触到受污染液体。为防止病原体传播,从19世纪初,医护人员就开始穿医用防护服。这些长袍通常由一块长布制成,在背后用斜纹带系紧。传统的医用工作服为白色,象征着卫生、纯洁、善良。而手术服则为绿色或蓝色,有助于医生在手术期间恢复视力。一次性医疗服由纸和/或薄塑料制成,可重复使用的医疗服通常由天然纤维(如棉花)或合成(如聚酯)纤维制成。纤维通过纺丝过程转变成纱线,然后织成面料,最终制成医疗服。
为给医护人员提供更好的保护性和舒适度,满足防水、透气(透湿)已成为医用长袍面料的基本要求。防水、透气的材质有:(1) 表面有防水(硅或氟化)涂层的紧密织物(半席纹、平纹或斜纹);(2)带有微孔(孔隙大小〈 2μm~3μm)薄膜或涂层(聚氨酯、聚四氟乙烯、丙烯酸、聚氨基酸)的棉无纺布;(3)亲水膜或涂料(如聚氨酯基热塑性弹性体);(4)智能聚合物(形状记忆聚氨酯,或涂有n-叔丁基丙烯酰胺-兰-丙烯酰胺的棉织物)。除功能上的要求外,医用长袍禁用能促进任何吸入传染性微生物生长的材料;这样可防止医护人员在重复使用医用长袍时发生继发性感染。因此,带有抗菌涂层(例如,银/金属复合涂层,季铵盐复合涂层,n -卤胺涂层)的面料经常用于生产可重复使用的医疗长袍。
 
亟待解决的问题与发展前景
总而言之,生产新型有效的防水、透气、抗菌面料的工艺技术已具备条件。但是,我们也应看到,各类防护装备都还不能完全阻隔所有病原体的侵入,只是在选择符合特定工艺时,需要重新考虑(1)所需织物的物理和化学特性,包括厚度、孔径和防水性;(2)防护病原微生物的形态、大小及能动性、对环境温度的适应性等特征;(3)微生物液体载体的关键特性(表面张力、体积、黏度);(4)医护人员所处环境的外部因素,其中最重要的是物理、化学和热应激。
卫生组织和管理人员应优先教育医护人员,强调其在敏感工作环境中使用呼吸和皮肤保护设备的重要性。工作人员也应针对值班期间穿脱防护服接受适当的培训。为有效预防埃博拉等新发传染病和其他病原体,研发新型呼吸面罩和防护服的需求与日俱增。此外,呼吸面罩和防护服不仅需要在技术层面上重新设计,还需要根据面部结构、人体测量和佩戴者舒适度来确定尺寸和合身程度。最后,新型呼吸面罩和医疗服材料不应存在任何继发性感染风险。
可以预见,开发新的高性能呼吸面罩和防护服,为医护人员提供更好的保护和舒适度的新型防护装备已迫在眉睫,并且这一行业拥有无可比拟的光明前景。

 

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