一襲防護(hù)服，最美“逆行者”守護(hù)著萬千生命安全。疫情當(dāng)前，防護(hù)成了隔離病毒，保障生命安全的最直接的屏障。而相對(duì)于緊張時(shí)期的口罩、護(hù)目鏡等，防護(hù)服的短缺尤其突出。醫(yī)用防護(hù)服產(chǎn)業(yè)鏈條長、生產(chǎn)周期長、各項(xiàng)指標(biāo)要求嚴(yán)格……相比普通的衣物，醫(yī)用防護(hù)服有哪些特殊功能?相對(duì)應(yīng)的，對(duì)材料有哪些特殊的要求?相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和檢測儀器都有哪些?日前，我們特別邀請(qǐng)到了北京服裝學(xué)院材料設(shè)計(jì)與工程學(xué)院龔龑教授給大家做詳細(xì)的解讀。
龔龑博士，中國紡織服裝教育學(xué)會(huì)常務(wù)理事、中國復(fù)合材料學(xué)會(huì)青年委員會(huì)副主任，目前掛職新疆塔里木大學(xué)籌建紡織服裝學(xué)院，兼任新疆大學(xué)紡織服裝學(xué)院特聘教授，其團(tuán)隊(duì)致力于功能紡織服裝材料的研發(fā)和應(yīng)用推廣，有功能性服裝及相關(guān)復(fù)合材料國家專利多項(xiàng)，榮獲過國家發(fā)明金獎(jiǎng)，目前正致力于醫(yī)用紡織品與智能可穿戴領(lǐng)域結(jié)合的研究。
1、醫(yī)用防護(hù)服的重要性
在當(dāng)前新冠肺炎仍舊肆虐的形勢(shì)下，醫(yī)用防護(hù)服是為保證醫(yī)護(hù)人員、公共衛(wèi)生工作者、患者、因醫(yī)院探視等進(jìn)入感染區(qū)域人員安全而必備的防護(hù)性服裝，其作用還包括隔離病菌、有害超細(xì)粉塵、酸堿性溶液等，保證相關(guān)人員的生命和工作安全，同時(shí)保持環(huán)境清潔。
圖1.一次性醫(yī)用防護(hù)服
醫(yī)用防護(hù)服的性能指標(biāo)主要指防護(hù)性、舒適性、物理機(jī)械性能等。其中，防護(hù)性是醫(yī)用防護(hù)服最為重要的性能要求——主要包括液體阻隔、微生物阻隔和對(duì)顆粒物質(zhì)阻隔等;舒適性主要指透氣和透濕性能。為增強(qiáng)防護(hù)效果，防護(hù)服面料通常經(jīng)過層壓或復(fù)膜處理，厚重且透氣和透濕性差。長期穿著一定要求透氣透濕，排汗排熱;物理機(jī)械性能主要指醫(yī)用防護(hù)服材料要求抗撕裂、抗穿刺和耐磨損等性能，從而避免為細(xì)菌和病毒傳播提供通道。
2、醫(yī)用防護(hù)服的透氣性
一次性醫(yī)用防護(hù)服材料需要滿足“三拒一抗”(即拒水、拒血液、拒酒精以及抗靜電)要求的微納米級(jí)別材料。這種復(fù)合材料可以通過不同材料復(fù)合，如用聚乙烯/聚丙烯紡黏非織造布，與透氣微孔薄膜或其他非織造布復(fù)合，或用水刺非織造布與透氣微孔薄膜復(fù)合，或用木漿復(fù)合水刺非織造布。此外還有一些聚四氟乙烯制備的膜材可用于高端防護(hù)服面料制作。而這些材料復(fù)合中，透氣微孔薄膜尤為重要。
所謂的透氣性薄膜，是通過聚烯烴原料中均勻加入混入一種功能性無機(jī)物產(chǎn)品，使制品在成膜過程中因高倍拉伸而產(chǎn)生氣孔，從而具備透氣、導(dǎo)濕功能;透氣膜的功能簡言之：隔水、透氣(濕氣)，以最常用的PE為載體的透氣膜為例。
(1)透氣的原理
原理很簡單：無機(jī)物+拉伸=微孔，實(shí)際上操作是很講究的，只有尺寸合適，分布均勻的微孔才有效，如圖2所示：
圖2.透氣薄膜的有效孔徑
若拉伸不足將導(dǎo)致孔徑過小甚至無孔徑，而不良的拉伸和尺寸不足的微孔只能作為廢品。
(2)透氣膜基本成膜原理
透氣膜成膜原理：PE+CaCO3(母粒)——成膜——拉伸——透氣膜。PE透氣膜是在LDPE/LLDPE聚乙烯樹脂載體中，添加50%左右的特種碳酸鈣進(jìn)行共混，經(jīng)擠出成膜后定向拉伸一定倍率而成。由于聚乙烯樹脂為熱塑性材料，可在一定條件下進(jìn)行拉伸和結(jié)晶，拉伸時(shí)聚合物與碳酸鈣顆粒之間發(fā)生界面剝離，碳酸鈣顆粒周圍就形成了相互連通的蜿蜒曲折的孔隙或通道，正是這些孔隙和通道賦予了薄膜的透氣(濕)功能，從而溝通了薄膜兩面的環(huán)境。
(3)透氣膜的作用機(jī)理
當(dāng)薄膜一側(cè)的水蒸氣濃度在大于薄膜另一側(cè)的環(huán)境時(shí)，形成了一種濕度梯度壓力差。這就提供了氣(汽)體對(duì)流的基本條件，由于對(duì)流的形成從而使得薄膜兩側(cè)的濕度環(huán)境趨于了相對(duì)的平衡。透氣膜作為隔水膜使用，對(duì)液體有阻隔效果，因?yàn)楸∧ぶ写嬖谠S多通路，它所形成的曲折通道“長徑比”(L/D)值很大，可理解為毛細(xì)管。所以，在同一液體(如水)、相同壓力情況下，只要毛細(xì)管的液柱高度小于毛細(xì)管的長度，就可保證液體不會(huì)漏出。
3、醫(yī)用防護(hù)服的分類
目前市面上的醫(yī)療防護(hù)服所用材料各異，但無論使用何種材料都應(yīng)滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求。自從SARS以來，涌現(xiàn)出各式各樣的醫(yī)用防護(hù)服。不過按照使用形式可大致分為重復(fù)使用型和即用即棄型兩類。
(1)重復(fù)使用型醫(yī)用防護(hù)服材料
重復(fù)使用型包括：以天然纖維(棉、麻)和合成纖維(滌綸、錦綸)以及兩者混紡的傳統(tǒng)機(jī)織布;由超細(xì)長絲織成的高密結(jié)構(gòu)織物;由涂層劑封閉于織物表面的涂層織物;由微孔薄膜和普通織物層壓而成的層壓織物。
傳統(tǒng)機(jī)織物：以天然纖維(棉、麻)和合成纖維(滌綸、錦綸)以及兩者混紡的多次重復(fù)使用的機(jī)織布。傳統(tǒng)棉質(zhì)手術(shù)衣由于良好的舒適性，仍得到廣泛使用，但棉織物容易吸附空氣中的污染物及微生物，且它良好的吸濕性變成微生物生存的有利條件。另外棉織物不能阻止血液及其它液體的滲透。
高密織物：利用高支棉紗或其他超細(xì)合成纖維長絲織成高密織物，使紗線間隙變得非常小。織物由于纖維的毛細(xì)作用而具有透濕性，再經(jīng)過碳氟化合物、有機(jī)硅等防水劑整理后具有一定的防液體滲透性能，但織物表面仍留有間隙。盡管這類織物具有優(yōu)良的透濕性、懸垂性和較好的手感，但其耐水壓性差。
涂層織物：織物經(jīng)過直接或轉(zhuǎn)移法涂層加工，使織物表面為涂層劑所封閉，因而具有防滲透性。涂層劑包括：聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、有機(jī)硅橡膠等。織物透濕性是通過涂層上經(jīng)特殊方法形成的微孔結(jié)構(gòu)或親水基團(tuán)的作用來獲得，涂層織物可分親水型涂層織物和微孔型涂層織物。親水型涂層織物通過涂層劑高分子熱運(yùn)動(dòng)形成的自由體積及高分子之間的空間構(gòu)成了允許水蒸氣通過的孔來達(dá)到透濕汽功能。由于親水基團(tuán)的存在，汗液水蒸氣分子通過吸附——擴(kuò)散——解吸的作用透過涂層。微孔型涂層織物是通過在涂層劑中形成2～3μm的永久性微孔與通道系統(tǒng)，使水蒸氣通過。總的來說，涂層織物加工簡單，耐水壓高，防滲透性強(qiáng)，但透濕氣性差。
層壓織物：層壓織物一般是將普通織物與一層特殊薄膜通過層壓工藝復(fù)合在一起制得。比如PTFE(聚四氟乙烯)超級(jí)防水透濕復(fù)合面料由于該織物主體PTFE膜的微孔。孔徑大大小于水滴直徑，可以防止血液及其它體液滲透;另一方面，薄膜的孔隙率高，孔徑大于水蒸汽分子直徑，水蒸汽分子可自由通過，透濕汽性能較好。
(2)用即棄型醫(yī)用防護(hù)服材料
用即棄型一般都是非織造布材料。用于制作醫(yī)用防護(hù)服的非織造布種類主要有水刺法非織造布、紡粘法非織造布、閃蒸法非織造布、SMS復(fù)合材料等。
紡粘法：紡粘法也稱紡絲成網(wǎng)法，紡絲成網(wǎng)的原理和纖網(wǎng)性狀與蠶吐絲網(wǎng)非常相似，只不過它采用樹脂為原料，利用化纖紡絲的方法形成長絲，再借助氣流或機(jī)械的方法分絲成網(wǎng)的，而且絕大多數(shù)情況下需要通過固結(jié)工序達(dá)到成布目的。這種工藝生產(chǎn)的非織造布在手感和性能方面很接近于傳統(tǒng)的紡織品，國內(nèi)技術(shù)比較成熟的為丙綸紡粘布。
閃蒸法：閃蒸法也有人稱其為瞬時(shí)溶劑揮發(fā)紡絲成網(wǎng)法，以聚乙烯烴為主要原料。不同于紡粘法用氣流分絲或氣流與機(jī)械結(jié)合分絲，閃蒸法采用靜電分絲，即利用靜電發(fā)生器或靜電鹽添加劑形成靜電場，使絲條在拉伸過程中相互摩擦形成靜電分絲，彼此互排斥保持單纖維狀態(tài)，然后靠靜電裝置使纖維凝聚成網(wǎng)，纖網(wǎng)再經(jīng)熱軋便形成了閃蒸法非織造布。Dupont公司開發(fā)的“Tyvek”系列非織造布就是用閃蒸法制造的。
水刺法：水刺法非織造布生產(chǎn)工藝是一種新型非織造布加工技術(shù)，70年代中期由美國Dupont和Chicopee公司開發(fā)成功。水刺法工藝也稱射流噴網(wǎng)工藝，是通過高壓水柱高速水流對(duì)纖網(wǎng)噴射，在水力作用下使纖網(wǎng)中纖維運(yùn)動(dòng)而重新排列和相互纏結(jié)，以達(dá)到固結(jié)成布的目的。水刺法非織造布具有強(qiáng)度高、吸濕透氣性好、不易起毛、手感柔軟、懸垂性好及無化學(xué)粘合劑等優(yōu)點(diǎn)。主要原料為滌綸、錦綸、丙綸、粘膠、脫脂棉纖維或漿粕以及其它功能性纖維等。
SMS復(fù)合非織造布：復(fù)合非織造布就是將兩種以上性能各異的非織造纖網(wǎng)(或非織造布與其他紡織品及塑料等)通過化學(xué)、熱或機(jī)械等方式復(fù)合在一起，或者是結(jié)合不同的成網(wǎng)工藝制造的非織造布。由這些方法加工出來的以非織造布為主體的復(fù)合產(chǎn)品集多種材料優(yōu)良性能與一體，通過各種被復(fù)合材料性能的互補(bǔ)，使產(chǎn)品的綜合性能得以充分的加強(qiáng)。
4、醫(yī)用防護(hù)服相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
在防護(hù)鞋服產(chǎn)品的包裝和標(biāo)識(shí)方面，我國標(biāo)準(zhǔn)和美國NFPA 1999、歐盟標(biāo)準(zhǔn)都做了較為全面和嚴(yán)格的規(guī)定。
我國GB 19082-2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》中規(guī)定防護(hù)服由連帽上衣、褲子組成，分為連身式結(jié)構(gòu)和分身式結(jié)構(gòu)，不適用于可重復(fù)使用的防護(hù)服，并對(duì)醫(yī)用防護(hù)服的阻燃性能、沾水等級(jí)、電荷密度、斷裂延伸率及防水性等指標(biāo)作出規(guī)定。
美國NFPA 1999標(biāo)準(zhǔn)適用的防護(hù)服分為一次性和可重復(fù)使用兩種，包括分體式和連體式的工作服、病患使用的。除了常規(guī)的物理強(qiáng)力性能、阻燃性能等指標(biāo)外，該標(biāo)準(zhǔn)還要求進(jìn)行整體測試，隔離層和接縫要經(jīng)過抗液體和微生物透過測試。
歐盟的EN 14126-2003《防護(hù)服 抗感染防護(hù)服的性能要求和試驗(yàn)方法》適用于可重復(fù)的和有限使用的防護(hù)服，但不適合外科醫(yī)生及手術(shù)過程中為避免交叉感染的患者穿著用。其中要求防護(hù)服的接縫處應(yīng)符合EN 14325中的強(qiáng)度要求。整套防護(hù)服按照防護(hù)性能分為6類，從type1到type6，數(shù)字越小防護(hù)越高;type4為醫(yī)用推薦要求，帶(B)的類型是生物防護(hù)，一般優(yōu)先選擇帶B類型防護(hù)服。
所以，醫(yī)用防護(hù)服檢測的重點(diǎn)指標(biāo)在液體阻隔性能，主要包括抗?jié)B水性、濕透量、抗合成血液穿透性及沾水等級(jí)等指標(biāo)。此外還有斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率測定，過濾效率測定，阻燃性能分析、抗靜電性能分析等等。
5、醫(yī)用防護(hù)服檢測相關(guān)儀器
國標(biāo)要求防護(hù)服關(guān)鍵部位靜水壓應(yīng)不低于1.67kpa(17mmH2O)，防護(hù)服透濕量不小于2500g/(m2·d)，抗合成血液穿透性測試項(xiàng)目不低于2級(jí)要求，防護(hù)服關(guān)鍵部位材料的斷裂強(qiáng)力不小于45N，斷裂伸長率不小于15%，非油性顆粒過濾效率大于等于70%，靜電衰減時(shí)間不超過0.5s，環(huán)氧乙烷殘留量不超過10μg/g。GB 19082-2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》所采用的檢測儀器如表1所示。
表1.GB 19082-2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》
國內(nèi)檢測儀器雖然在快速發(fā)展著，但與國外相應(yīng)的儀器相比性能方面略有不足。不過，從另一方面來說，國產(chǎn)儀器價(jià)格相對(duì)較低，且大多能達(dá)到相關(guān)測試要求，在醫(yī)藥檢驗(yàn)部門、安全檢測部門、高校和研究機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多。
附：防護(hù)服相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)清單
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2020-12-26 瀏覽：
