局部保护人体防护生物媒介物的服装

发明领域

本发明涉及适于防护生物媒介物的服装。

现有技术

有些情况下，操作工要暴露于有传染性的生物媒介物，也就是微生物， 包括那些已经过遗传改性的微生物，那些可能引起传染病、敏感症或者中 毒的微生物。

在一些情形中，例如微生物试验室和生物工程生产，传染媒介物通常 是众所周知的。

在其它类型的工作中，可能并不知道操作工被暴露的媒介物，仅能评 估可能发生的危险；这种情况发生在如农业生产、废物处理、尤其是医疗 废物、兽医试验室、应急处理中。

在所有这些情形中，防护服是防止传染媒介物接触皮肤所必需的。

防护服可由可再生的材料制成，也可由一次性材料制成。

尝试满足安全、有效、舒适的防护屏障的标准，已发展了许多材料和 制造技术。

关于可再生材料，从20世纪初至20世纪70年代初，使用了几种演变 的织物：开始是棉织物，由于其易于渗透，不具有任何阻抗液体的能力， 转变为一种具有改良的力学性能的聚酯和棉的混纺织物，然后转变为具有 防水化学表层的密织棉或者聚酯和棉混纺织物。

在20世纪80年代，开发出新一代纺织物，例如由连续长丝纱制成的 密织物，有时候是由非常细的丝(微纤维)制成的，这些丝可经过化学整 理并可能经过扎光以增强抗液体穿透力。

所有上述机织织物依赖于互锁几何形态来提供完整保护屏障。

一次性防护服通常由无纺材料构成，其依靠纤维粘合技术(热力的、 化学的或物理的)来获得完整和强度。

基本原材料是各种形式的天然纤维(例如棉和木浆)和合成纤维(例 如聚酯和聚烯烃)。

通过使用特定纤维类型、粘结工艺和织物整理，可将织物设计获得所 需性能。

总之，纤维可机械粘结，通过高速水柱使纤维缠结(spunlace)；热力 粘结，通过串联熔融纺丝(spunbond)；化学粘结，通过化学粘合剂(wet laid)。

典型的，纺粘织物是由聚烯烃制成的。

可再生产品和一次性产品都经常通过增强来提高或改善性能；对于特 殊应用，附加材料通常以材料附加层、涂层、增强物或层压物形式(全部 的或局部的)添加。

特别地，第二层织物有时用于提高抗液体渗透力和抗滑力，或者第二 层化学品用于增强和提供防水特性。

由上述方法制得的各种防护服已公开：在例如EP 0 365 559 B1(优 先权GB 8714535)中。

聚乙烯是最常用的材料之一，制备几种类型聚乙烯用于不同场合。

其中，Tyvek牌防护材料是纺粘烯烃，由非常细的高密度聚乙烯的连 续长丝通过热压粘结在一起而制成的。

这些材料已公开，例如在EP 850330和US 4321781中。

特别地，也有全部由这些材料制成的，它们具有非常高的耐液体、粉 末和化学品性，但在抗撕裂性和耐磨损性方面，以及在悬垂性、柔软度和 透气性方面不那么有效。

所有这些方面与防护性能一样重要，考虑到防护材料应该足够坚固能 承受通常使用中所受到的应力，并且与舒适相关的性能在非常危急的工作 情形中是首要重要的。

因此，需要不断探寻具有改进效果的新防护服，它提供适当的抗液体 和微生物渗透的保护作用，同时提供其它重要功效性能包括抗机械力和舒 适性。

总之，现在我们已发现由聚丙烯和聚乙烯制成的新服装，用于保护人 体特定部位，尤其作为防护生物媒介物的屏障。

本发明的服装是外套、夹克和裤子，它们提供非常高的抗液体和微生 物渗透的保护作用，优异的力学性能，包括抗撕裂性和耐磨损性，突出的 柔软度，悬垂性和舒适性。

本发明内容

本发明涉及适于局部保护人体防护生物媒介物的新型服装。

该服装有一层聚丙烯无纺材料层压了聚乙烯膜，其中单位重量中的聚 丙烯与聚乙烯比值范围从70∶30到50∶50，优选从65∶35到55∶45。

典型地，该服装由一层无纺聚丙烯，层压上聚乙烯膜制成，聚丙烯层 厚度介于240至270微米、单位重量介于35至45g/m2，聚乙烯膜厚度介 于30至70微米、单位重量介于20至30g/m2。

该材料的总厚度介于270-340微米，单位重量介于55至75g/m2。

特别地，该服装优选由一层无纺聚丙烯，层压上聚乙烯膜制成，聚丙 烯层厚度介于245-255微米、单位重量介于37.5至40.0g/m2，聚乙烯膜 厚度介于40至60微米、单位重量介于22.5至27.5g/m2；优选该服装 厚度介于28.5-31.5微米，单位重量介于60.0至67.5g/m2。

内层是由聚丙烯连续长丝制成的无纺纺粘材料。

内层除了提供抵抗液体和微生物的屏障之外，赋予高的悬垂性和舒适 性，加之生理安全性和透气性。

外层由多微孔聚乙烯膜制成，其中孔径尺寸足够小以防止液体和微生 物通过，但同时允许湿气以分子级通过，从而确保透气性好。

将两种材料以各自的形式、合适的比例结合，获得了物化性能的结合 和悬垂性和舒适性的结合，这是目前已知对人体局部防护服装未能达到的。

尤其是，该材料的柔软度确保在任何情形下悬垂性高和舒适性优异， 并不会对液体和微生物的防护性能产生负面影响，相反地与更高密度的已 知材料相比，结果该材料的防护性能相当或者更高。

而且，抗撕裂性和耐磨损性足够强，以承受在紧急使用条件下所受到 的应力。

本发明的服装实物是罩衣、夹克和裤子。

该服装设计遵从现有规则的特定要求，尤其遵从Directive 686/89 CE (Italian D.L.475-04.12.92)。

因为取决于服装种类，该设计仅确保对人体特定部位保护，所以该服 装必须与手套和其它防护衣物一起穿戴，以确保对身体其余部位的保护。

特别地，本发明的外套和夹克可与本发明的裤子配套使用。

作为实例，图1是罩衣的图样；在正面(1a)，它保护人体暴露的部分 例如脖根、胸、臂和腿以及膝。

外套在手腕部装有与手腕贴合完好橡皮圈，以隔离臂与潜在危害的接 触。

通过热焊装配所有连接部件，这样确保高的防护性，与材料防护性相 当。

罩衣在背面(1b)是开的，让人易于穿上，然后可通过四个后扣件即内 侧的两个和外侧的两个闭合上。

制造和设计的服装，避免有刺激使用者或反过来令使用者发炎的地方。

例如，对外套进行了特定检测，以评价整理工艺和粗糙度。 检验的外套符合日期04/12/92的D.L.n.475的安全性和健康性要求， 结果符合标准EN 340/94关于人体工程学方面的规定。

为了在任何工作场合使每个操作者穿着舒适，并防止损坏衣料，制成 多个尺码的服装。

例如，符合标准EN 340的不同尺码的外套的尺寸，列于下表，单位厘 米，公差+/-3％。

尺码         小号         中号         大号

长           110          120          130

胸围         130          134          140

肩宽          56           59           62

袖宽          58           59           62

在通常环境中，于20℃、65％ R.H.按照检测方法ISO 3635/’81 进行了测量。

制作方法以制作防护服的规程为基准。

材料经过裁剪，打孔，根据不同尺码挑出不同的部件，然后标上号码。 然后检验不同部件的尺寸，不同部件经过热焊制成服装。

然后在服装内侧加上标签。

除了制造商名称以外，标签包括型号、标准图例、尺码、生物毒性图 例。

特别地，标记服装符合关于针对生物媒介物的防护服的欧洲标准(CE)。

给使用者的信息措辞清楚明确，CE标识清楚明显，以保证符合基本的 安全和健康要求；图2给出标签样例。

在制作过程的最后，实施监控，检查所有的部件已被正确组合在一起， 检查不同层的叠加以及形成的结构和操作说明一致。

尤其要检查焊封处、标记一致性和标记位置。

最后，为了将衣物保护到使用的时候，将衣物折叠、将大头针钉住， 插入说明信息，包装服装。

这样制作的服装适于防护生物媒介物如细菌、寄生虫、真菌和病毒。

对任何微生物，包括那些已经过遗传改性的微生物，细胞培养物和可 能引起任何传染、过敏或者中毒的人体内寄生物，该服装有效。

尤其对可通过血液和体液传播的微生物，例如肝炎B病毒(HBV)、肝炎 C病毒(HCV)、人体免疫缺损病毒(HIV)，对导致BSE和其它TSE的媒介物， 对炭疽杆菌，该服装有效。

该服装可用于操作者可能暴露于各种形态如液态、气态、气溶胶或固 态的不同种类的危险物质的任何场合。

有暴露于传染媒介物危险的工作场合实例是生物工程生产、健康护理 工作(包括隔离和死后阶段)、化学-生物学工作、兽医和诊断试验室、垃 圾处理厂工作、与动物和/或源自动物产品有接触的作业。

该服装可穿在常用工作服外面。仅当该服装正确穿着、扣紧并且尺码 合适时，才保证效果。

为评估外套的技术性能，进行了一些实验，结果呈现如下。这些结果 仅为了说明，并不蕴含任何限制。

防护性

防护服的首要性能是针对微生物渗透提供适当防护效力。

通常公认，液体是微生物传播的最重要传病媒介，其它可能的传病媒 介包括空气和气溶胶；此外，机械作用引起的微生物无水渗透也是可能的。

因此，有效的微生物防护必须对微生物的湿性和无水渗透都能抵抗。

进行了一系列试验(试验1-3)，判定本发明外套的防护性能。

试验1 在静压下对污染液体的抗渗性

本实验测试在持续液体接触条件下材料对血载病原体的抗渗性，血载 病原体使用了微生物替代品。

测试分两部分：

a)材料承受持续增大的压力，使用模拟血液和其它体液的人造血；视 觉观察人造血对材料的渗透。a)部分作为筛选试验。

b)测试材料对微生物替代品的抗渗性，微生物替代品是一种模拟其它 人体致病微生物的微生物

人造血模拟体液；许多因素可影响体液的润湿和渗透特性，例如液体 的表面张力、粘度和极性

血液和体液(唾液除外)的表面张力范围界于大约0.042-0.060N/m。 模拟物的表面张力调整到接近该表面张力范围的下沿，即0.042(+/-0.002) N/m。

本试验中用到的微生物替代品是Phi-X174噬菌体，它对人体不致病但 用来模拟对人类致病的病毒

它是已知最小的病毒之一，其直径0.027微米，在大小和形状上与HCV 相似，HCV是最小的血液病原体，直径0.03微米。因此，Phi-X174噬菌体 也用作HBV(0.042微米)和HIV(0.10微米)的代用品。

试验结果：

1a)筛选试验-对人造血的抗渗性

试验方法包括测定在不同静压下防护材料对生物液体的抗渗性，生物 液体使用了人造血。

试验基于ASTM F 1670，用作筛选实验。

随机取三个75mm×75mm样本进行试验，温度25(+/-5)℃，相 对湿度52％，每个压力保持5分钟。

对于在不同压力的每个样本，视觉观察人造血对材料的渗透，当没有 渗透时记录通过(P)，而当有渗透时记录失败(F)。

结果如下：

压力(Kpa)      样本1      样本2      样本3

0                P          P          P

1.75             P          P          P

3.50             P          P          P

7.00             P          P          P

14.00            P          P          P

20.00            P          P          P

用热焊处样本重复上述试验，得到同样结果。

1b)试验方法 对传染媒介物，Phi-X174噬菌体的抗渗性

该试验用于测试防护材料对传染媒介物的抗渗性，使用噬菌体Phi X-174作为测试体系。

该试验仅用于通过筛选试验a)的材料，试验基于ASTM F 1671。

从材料中随机取三个75mm×75mm样本进行试验。

样本受到含有病毒的培养液作用，向其施加逐级的压力，每个5分钟， 温度21(+/-5)℃。

在每级检测微生物的渗透，即使没看到液体渗透。

当在给定压力渗透过样本的pfu/ml(斑成组每毫升)＜1时，该样本 通过该试验；当三个样本都通过时，该材料通过给定压力级的试验。

结果如下：

压力          样本1          样本2          样本3

14.00Kpa      0pfu/ml        0pfu/ml        0pfu/m1

试验2 对生物污染气溶胶的抗渗性

用带有Collison喷雾器的Perspex盒进行试验。

含有微生物金黄色葡萄球菌ATCC 6538(NCIMB 9518)的溶液喷雾到盒 子中。低压用于收集在薄膜过滤器上受污染气溶胶的微滴。其中一个过滤 器已用防护服材料防护了。

然后移去过滤器，提取微生物，在37℃培养一整夜后记数。

在防护和未防护的过滤器上发现的细菌之比用于评价防护服材料的防 护性。

四个样本(直径25mm圆形)进行7分钟试验。

依据穿透材料的微生物，结果如下：

样本1            样本2          样本3          样本4

0％              0％            0％            0％

试验3 对生物污染的粉尘的抗渗性

试验基于EDANA方法190.0-89/’96。

粉末已被枯草杆菌孢子ATCC 9372(CIP A4)污染；然后向防护服材料 煽动粉末30分钟。

穿透材料的微生物在35℃培养24小时后记数。

用六个200mm×200mm样本进行试验，其中一个作为无污染样本。

结果如下：

样本       1       2       3       4       5       Ref.

微生物     0       0       0       0       0       0

力学性能

为了评估材料的性能，其它性能也是重要的，例如承受在通常应用中 机械应力的性能，机械应力可能破坏材料，因此将会反过来影响防护性能。

进行试验(试验4-8)来评估服装的力学性能

试验4 耐磨损性

耐磨损性是通过使用00砂纸、Martindale方法和a J.Heal仪器来 测定。

在20(+/-2)℃、相对湿度65％、压力9Kpa下，测试四个样本，直 至材料上形成第一个直径0.5的洞(通过立体显微镜检测)。

依据形成第一个洞循环次数，结果如示：

样本       1       2       3       4       平均

循环次数  2880    3300    2500    2500     2795

该方法将材料分为四级，最高级是4级(＞500cycles)，说明材料具 有最高的耐磨损性。

因此，根据试验，本发明的材料表现出在使用中最高的耐磨损性。

评估其它力学性能的试验结果列表显示如下。

试验5 抗撕裂性 梯形方法-UNI EN ISO 9073/’99

纵向撕裂强度＝59.4(+/-10.1)N

横向撕裂强度＝35.2(+/-5.7)N

试验6 抗挠曲开裂性

方法ISO 7854/’84

样本在10x循环时没有任何损坏，直到在100.000次循环才损坏。

试验7 抗张性(Grab方法)

方法UNIENISO 13935-2/’01

样本：100×250mm

温度：20+/-2℃

相对湿度：平均65％

平均断裂强度＝72.2(+/-4，6)N

实验8 抗穿刺性

方法UNI EN 863/’96

抗穿刺性＝12.4N

抗燃性

平常使用防护服中有许多潜在火源。

所有的材料在施加高强度热源条件下都会燃烧，尤其是在高氧环境中。

为评估本发明服装的抗燃性，进行试验。

试验9 抗燃性

本试验基于EN 1146/’97方法，使用温度800(+/-50)℃高40mm 的火焰。根据EN/532/’94规定由丙烷气体和本生灯(bursen)，得到该火焰。

测试五个样本，没有任何后燃和后炽迹象。

耐化学品性

在日常使用中，材料可能接触到化学制剂如临床制剂、皮肤消毒剂、 润滑剂、油类。

由于这些化学品能腐蚀材料，结果影响到防护性能，所以防护服有适 当的耐化学品性是第一重要的。

使用四种不同液态化学品进行试验。

试验10 对液态化学品的抗渗性

试验基于UNI EN 588方法。

使用三种不同化学品，在20(+/-2)℃、相对湿度65％，流速10ml 每10(+/-1)秒，测试三个样本。

测定一些参数，平均值如下：

           透过(％)    排斥(％)    吸收(％)

H2S04 30％   0           86.4        8.6

NaOH 10％    0           86.0        10.2

正庚烷       0           78.7        7.0

异丙醇       0           82.1        8.4

结合部位的抵抗力

最后，考虑到在防护服的接缝，结合处和装配处可能更容易发生液体 渗透，在结合部位进行的水渗透试验。

试验11 静压升高下的抗渗水性

试验基于UNI EN 20811/’93方法，使用TEXTTEST FX 3000仪器，以 每分钟60cm的速率提高水压。

试验在20+/-2℃、65％RH.、水温20+/-2℃下进行。

在结合部位有第三个水滴透过时的水压结果以cm H2O和Pa表示。

                 cm H2O           Pa

样本1              280            27500

样本2              304            29800

样本3              282            27700

样本4              206            20200

样本5              266            26100