CN100522291C - 生物防护服 - Google Patents

Abstract

本发明涉及由聚丙烯和聚乙烯制成、用作防护服、特别适于作为生物防护屏障的罩衣。该罩衣提供了防止液体和微生物穿透的高水平防护、出色的机械特性，包括抗撕裂性、耐磨性、显著的柔软性、悬垂性和舒适性。

Description

生物防护服

技术领域

本发明涉及适于提供防范生物之保护的罩衣。

背景技术

在一些情况下，工作人员被暴露于感染性生物，即可能引起感染、过敏或毒性的微生物中，包括遗传改造的微生物。

在某些工作环境例如微生物实验室和生物制品的生产中，感染性生物通常是众所周知的。

在其它种类工作中，工作人员被暴露于其中的生物可能不为人所知，并且只能评估可能的风险；例如在农业工作、废物处理、特别是医院废物处理、兽医实验室、紧急净化中会发生这种情况。

在所有这些环境中，必须使用防护服以防止感染性生物接触皮肤。

防护服可以用可重复使用的材料制成，也可以用一次性使用的材料制成。

为了满足安全、有效和舒适的保护性屏障的标准，已开发了许多材料和制备技术。

关于可重复使用的材料，从20世纪早期到20世纪70年代早期使用了几种不断变革的织物，从棉织物(由于其容易被渗透，不具有任何防水能力)到机械性能改善的聚酯棉混纺布，然后是密织棉或经防水化学整理的聚酯棉混纺布。

在20世纪80年代，发展出新一代的纺织品，例如用长丝、有时是非常细的单丝(微细纤维)制成的密织物，该密织物能够通过化学整理和轧光增强防液体渗透的能力。

所有上述编织物都依靠连接结构来提供完整性和保护性屏障。

一次性使用的防护服通常由非织造材料制成，该材料依靠纤维粘合技术(热、化学或物理的)提供完整性和强度。

基本原材料是各种天然材料(例如棉和木浆)和合成纤维(例如聚酯和聚烯烃)。

通过使用特定类型的纤维、粘合方法和织物整理，可以使织物获得需要的特性。

简单地讲，纤维可以通过缠绕纤维的高速水刺法(射流喷网成布法)被机械性粘合、通过在线熔体纺丝(纺粘)被热粘合，或者通过化学粘合剂(湿法成网)而化学粘合。通常，纺粘型织物由聚烯烃制成。

可重复使用的和一次性使用的产品通常被增强以加强或改善其性能；针对特殊的应用，通常以额外的材料层、涂料、增强材料或层压的形式添加额外的材料(全部或部分区域)。

特别地，有时用第二层织物来提高防止液体渗透的能力和抗滑性，或者用化学制品来提供加强和防液特性。

已有关于由上述方法制成的多种防护服的描述：例如EP0365559B1(优先权GB8714535)。

聚乙烯是最常用材料之一，根据不同应用制成几种类型。

其中，蒂维克牌(Tyvek brand)保护性材料是纺粘烯烃，由非常细的高密度聚乙烯长丝热压粘合在一起制成。

这些材料在例如EP 850330和US 4321781中有描述。

特别地，还有用这些具有高度防液、防尘和防化学品的材料制成的罩衣。但这些材料在抗撕裂性、耐磨性以及悬垂性、柔软度、柔韧性和透气性方面还不够好。

考虑到屏障材料应该具有足以经受在通常使用中所受应力的强度，以及考虑到在非常危险的工作环境中与舒适性相关的特性是非常重要的，所有上述方面与屏障特性同样重要。

因此，一直以来需要开发新的防护服，其在提高防液体和微生物穿透性水平的同时，还具有包括机械抗性和舒适性在内的其它重要性能。

发明简述

现在我们已经发现了用聚丙烯和聚乙烯制备、用作防护服特别是防生物屏障的新的罩衣。

该罩衣提供了针对液体和微生物穿透的高水平防护、良好的机械性能，包括抗撕裂性和耐磨性、出色的柔性度、悬垂性和舒适性。

发明详述

本发明涉及适于提供生物防护的罩衣。

该罩衣包括与聚乙烯膜层压的一层聚丙烯非织造材料，其中聚丙烯和聚乙烯的单位重量之比在70:30到50:50范围内，优选65:35到55:45范围内。

该罩衣通常用与厚度在30到70微米之间单位重量在20到30g/m²之间的聚乙烯膜层压的一层厚度在240到270微米范围内、单位重量在35到45g/m²范围内的非织造聚丙烯制成。

材料的总厚度在270到340微米范围内，单位重量在55到75g/m²范围内。

特别地，该罩衣优选由与厚度在40到60微米之间、单位重量在22.5到27.5g/m²之间的聚乙烯膜层压的一层厚度在245到255微米范围内、单位重量在37.5到40.0g/m²范围内的非织造聚丙烯制成；优选罩衣的厚度在285到315微米范围内，单位重量在60.0到67.5g/m²范围内。

内层是由聚丙烯长丝制成的非织造纺粘材料。

除了提供对液体和微生物的屏障外，该内层还保证了高度悬垂性和舒适性，而且是生理安全的和透气的。

外层由微孔聚乙烯膜制成，孔径小到足以防止液体和微生物通过，但同时允许湿气以分子水平穿过，以保证良好的透气性。

这两种材料以各自的形式和适宜的比例结合，提供了目前为止现有技术从未达到的化学-物理特性以及悬垂性和舒适性的结合。

特别地，材料的柔软性保证了高悬垂性和在任何情况下的良好舒适性，不会对防液体和微生物的屏障特性产生负面影响，相反，与已知的高密度材料相比其屏障特性相当或更优。

此外，其抗撕裂性和耐磨性足以经受任何危险使用条件下所受的应力。

该罩衣被设计成满足已有规则、特别是满足686/89CE号指令(意大利D.L.475-04.12.92)的特殊要求。

该罩衣的设计和制作保证了躯体各部分、特别是颈、胸、胳膊和腿的防护。

该罩衣必须与手套和其它防护性服装一起穿戴，以确保手、面部和脚的防护。

该罩衣配有头罩和环绕腕、踝、腰和面部的橡皮带。

特别地，优选橡皮带扎紧腕部和踝部，以使胳膊和腿不接触潜在危险。

所有的接合部分都用热熔接法装配；接缝处确保与材料同等的高屏障性。

扣紧装置在前面，拉锁被确保气密封的粘连带覆盖。

制造、设计该罩衣使得避免具有可能使使用者不适或对使用者产生负面影响的区域。

罩衣被设计成几种尺码，以使任何工作者在任何工作条件下都能舒适地使用；环绕腰部的橡胶带防止织物臌胀，以降低与可能损害罩衣的外部物体接触的风险。

图1显示罩衣的形状。

参考图1，以厘米表示的不同尺码的尺寸符合EN340规则，并列于下表，误差为+/-3％。

 

尺码	中号	大号	XL	XXL
					总长度(A)	161	162	172	176
腰围(B)	120	124	139	142
					臀围(C)	132	136	140	142
胸围(D)	122	130	142	146
					肩宽(E)	61.5	61.5	65	66
袖长(F)	57.8	57.5	59	61

制造方法是基于制造防护服的标准规则。

材料被裁剪并空冲，根据不同尺码选择不同部分，并以数字标记。

然后检查不同部分的尺寸，通过将不同部分热熔接制造罩衣。

然后在罩衣内侧贴标签。

除了制造者的名字，标签还包括版型名称、尺码和“生物危害性”的象形图。

特别地，根据生物防护服的欧洲标准(CE)对衣服进行标记。

给使用者的信息应该用词清楚、明确，CE标记明显，以符合基本安全要求；图2是标签的一个实例。

在白色的背景下，文字、表意符号和象形图为黑色，字母的大小大于2毫米，CE文字的大小大于10毫米。

制造过程结束时，进行质量控制以检查是否所有部分都已经被正确装配、不同层的叠加和组成结构是否符合操作指示。

特别地，检查熔接区的接缝处、标记的一致性和标记的位置。

最后，为了将衣服保护到使用的时候，将衣服折叠、粗缝，放入信息页，并包装罩衣。

这样制造的罩衣适于提供对抗生物例如细菌、寄生虫、真菌和病毒的保护。

该罩衣能有效抵御任何可能引起任何感染、过敏或毒性的微生物，包括遗传改造的微生物、细胞培养物和人体内寄生虫。

特别地，该罩衣能有效抵御能够通过血液和体液传播的微生物，例如乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)、人类免疫缺陷病毒(HIV)、引起牛海绵状脑病(BSE)和其它TSE的致病生物和炭疽杆菌。

该罩衣可用于工作人员可能会暴露在不同形式的危险物质(例如液体、空气、悬浮微粒或固体)的任何情况下。

具有暴露于感染性生物风险的工作条件，例如有生物技术制品的生产、卫生保健工作(包括隔离病房和停尸间)、化学-生物实验室、兽医实验室、诊断实验室、垃圾处理场的工作，这些工作与动物和/或动物来源的产物接触。

该罩衣只保证被直接覆盖的人体部分的防护，必须与其它防护服(例如防毒面具、手套、靴子)共同使用以提供完全的保护。

该罩衣可以穿在一般工作服装的外面，其效果仅在正确穿着、扣紧、并且是适宜的尺码时才能被保证。

该罩衣是一次性使用的衣服，不能经受任何形式的保养、洗涤或再使用。

以下是一些用来评估罩衣技术特性的实验结果。这些结果只是为了说明目的，没有任何限制作用。

罩衣屏障特性

防护服的主要功能是提供针对微生物穿透的适宜水平的防护。

通常认为液体是微生物传播的最重要的媒介，但还有其它可能的媒介包括空气和悬浮微粒，也可能是机械作用导致的微生物干性穿透。

因此，有效的微生物屏障必须能够抵御微生物的湿性和干性穿透。

为了测定本发明罩衣的屏障特性，进行了一系列实验(实验1-3)。

实验1

静水压下对污染液体的穿透抗性

本实验在持续接触液体的条件下，用替代微生物测量试验材料对以血液为媒介的病原体穿透的抗性。

本实验分为两部分：

a)将材料置于持续增加的压力下，使用模拟血液和其它体液的合成血；肉眼观察合成血对材料的穿透。a)部分被用作筛选实验。

b)测量材料对替代微生物穿透抗性。替代微生物是与其它对人体具有致病性的微生物行为类似的微生物。合成血类似于体液；许多因素可以影响体液的湿润和穿透特性，例如表面张力、粘度和液体的极性。

血液和体液(不包括唾液)的表面张力约为0.042-0.060N/m。

替代品的表面张力被调节到约为该表面张力范围的低限，即0.042(+/-0.002)N/m。

本实验所用的替代微生物是Phi-X174噬菌体，其对人体无致病性，但被用来模拟对人致病的病毒。

它是已知小病毒中的一种，直径为0.027微米，大小和形状与直径为0.03微米的最小的血液病原体HCV相似。因此，Phi-X174噬菌体也被用作HBV(0.042微米)和HIV(0.10微米)的替代品。

实验结果：

1a)筛选实验-抗合成血

本实验包括在不同水平的静水压下，用合成血对防护材料抗生物液体的穿透性进行测量。

本实验基于ASTM F 1670，被用作筛选实验。

本实验在25(+/-5)℃、52％相对湿度下，在三个随机获取的75mm×75mm样品上进行，每个压力保持5分钟。

在不同压力下，肉眼观察每个样品上合成血对材料的穿透，如果没有穿透记录为“合格”(P)，如果穿透则记录为“失败”(F)。

结果如下：

 

压力(Kpa)	样品1	样品2	样品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

1b)用Phi-X174噬菌体测量抗感染性生物穿透的实验方法

本实验用噬菌体Phi-X174作为实验体系，测量防护材料对感染性生物穿透的抗性。

本实验只应用于通过了筛选实验a)的材料，并且是基于ASTM F1671。

从材料上随机取三块75mm×75mm样品进行实验。

向样品上施加含病毒的营养肉汤，在21(+/-5)℃下向样品施加不断增加的压力水平，每个5分钟。

检测每个压力水平下微生物的穿透，即使未观察到液体穿透时也进行检测。

当在指定压力下，穿透样品的pfu/ml(每毫升空斑形成单位)<1时，样品即通过实验；当三个样品都通过实验时，材料即在指定压力下通过该实验。

结果如下：

 

压力	样品1	样品2	样品3
				14.00Kpa	0UPF/ml	0UPF/ml	0UPF/ml

实验2

抗生物学污染的悬浮微粒的穿透

本实验在具有Collison喷雾器的有机玻璃盒中进行。

含微生物金黄色葡萄球菌ATCC 6538(NCIMB 9518)的溶液被喷射于盒子中。用负压在两个薄膜滤器上收集污染悬浮微粒的小滴。其中一个滤器被防护服材料遮盖。

然后移出滤器，提取微生物，在37℃培养过夜后计数。

在遮盖和未遮盖的滤器上发现的细菌的比例被用来评估防护服材料的屏障特性。

对四个样品(直径为25mm的圆)进行7分钟的实验。

以穿透材料的微生物表示的结果如下：

 

样品1	样品2	样品3	样品4
				0％	0％	0％	0％

实验3

抗生物学污染灰尘的穿透

本实验基于EDANA方法190.0-89/’96。

用枯草杆菌ATCC 9372(CIP A4)的孢子污染粉末；然后用防护服材料振动粉末30分钟。

在35℃培养24小时后，计数穿透材料的微生物数目。

该实验在六个200mm×200mm样品上进行，其中一个被用作未污染的对照。

结果如下：

 

样品	1	2	3	4	5	对照
							微生物	0	0	0	0	0	0

机械特性

为了评估材料的性能，其它特性也很重要，例如承受在通常使用中会碰到的、可能损坏材料从而影响所需屏障性能的机械应力的能力。

为评估材料的机械特性进行了一些实验(实验4-8)。

实验4

耐磨性

用Martindale法和J.Heal设备、00砂纸检测耐磨性。

在20(+/-2)℃、65％相对湿度下，用9Kpa压力对四个样品进行检测，直到在材料上形成第一个直径为0.5mm的孔(用立体显微镜评定)。

以形成第一个孔所需的循环次数表示结果：

 

样品	1	2	3	4	平均
						循环次数	2880	3300	2500	2500	2795

该方法将材料分为4类，最高分类为4级(>500循环)，是具有最高耐磨性材料的标志。

因此，根据本实验，本发明的材料显示了对使用中损害的最高抗性。

以下是评估其它机械性质的实验的结果。

实验5

抗撕裂性

梯形法-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

实验6

耐挠曲龟裂性

ISO 7854/’84法

在10×到100,000循环中，样品未显示任何损坏。

实验7

抗拉伸性

抓样法ISO 5082/’82

平均断裂强度＝73.2(+/-11.6)N

实验8

抗刺破性

UNI EN 863/’96法

抗刺破性＝12.4N

阻燃性

在罩衣的一般使用中，有许多潜在的火源。

如果施以高强度热源，特别是在氧气水平升高时，所有材料都会燃烧。

为了评估本发明罩衣的阻燃性，进行了以下实验。

实验9

阻燃性

本实验是基于EN 1146/’67法，根据EN/532/’94规则，使用丙烷气和本生灯产生的温度为800(+/-50)℃的40mm高的火焰。

检测了五个样品，没有后燃或后白炽(post-incandescence)的迹象。

化学品抗性

在通常使用中，防护材料可能接触化学物质，例如临床上的液体、皮肤消毒剂、滑润剂、油类。

由于这些化学品可能损坏材料从而影响其屏障特性，因此防护服具有适当的化学品抗性是非常重要的。

下面的实验是用四种不同的液态化学品进行。

实验10

抗液体化学品的穿透

本实验是基于UNI EN 588法。

用四种不同的化学品在20(+/-2)℃、65％相对湿度下，以10ml每10(+/-1)秒的流速检测三个样品。

测量了几个参数，其平均值列于下表：

 

	穿透率(％)	排斥率(％)	吸收率(％)
				H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> 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

接合区的抗性

最后，考虑到在防护服的接缝处、接合处和装配处液体更容易穿透，在接合区进行了特别的水穿透实验。

实验11

在逐渐增加的静水压下对水穿透的抗性

本实验基于UNI EN 20811/’93法，用Branca装置，以60cmH₂O每分钟的速度逐渐增加压力。以使第一滴水在接合处穿透材料所需的cmH₂O和Pa表示结果。

检测了5个样品，记录较低的数值。

A)温度：20(+/-2)℃；相对湿度：65％；水温：20(+/-2)℃。

结果＝293cmH₂O-28733Pa

B)温度：25(+/-2)℃；相对湿度：55％；水温：25(+/-2)℃。

结果＝25.5cmH₂O-2501Pa。

Claims (15)

1.用适合抗生物防护的材料制成并具有机械抗性特性的罩衣，其特征为所述材料是由非织造聚丙烯内层和聚乙烯膜外层层压制成，聚丙烯和聚乙烯的重量比在70/30到50/50范围内，材料的厚度在270到340微米范围内，单位重量在55到75g/m²范围内。

2.权利要求1所述的罩衣，其特征为聚丙烯和聚乙烯的单位重量之比在65/35到55/45范围内。

3.权利要求1所述的罩衣，其特征为非织造聚丙烯内层的厚度在240到270微米范围内、单位重量在35到45g/m²范围内，聚乙烯膜外层的厚度在30到70微米范围内、单位重量在20到30g/m²范围内。

4.权利要求1所述的罩衣，其特征为材料的厚度在285到315微米范围内，单位重量在60.0到67.5g/m²范围内。

5.权利要求1所述的罩衣，其特征为非织造聚丙烯内层的厚度在245到255微米范围内、单位重量在37.5到40.0g/m²范围内，外层聚乙烯膜的厚度在40到60微米范围内、单位重量在22.5到27.5g/m²范围内。

6.权利要求1所述的罩衣，其中的接合是通过热熔接进行的。

7.权利要求1所述的罩衣，其配有头罩，环绕腕部、踝部、腰部和面部的橡皮带。

8.权利要求1所述的罩衣，其中扣紧装置在前面，拉链被确保气密封的粘连带覆盖。

9.权利要求1所述的罩衣作为生物防护服的应用，所述生物是可能引起任何感染、过敏或毒性的微生物、细胞培养物和人体内寄生虫。

10.权利要求9所述的应用，其特征为所述微生物选自细菌、寄生虫、真菌和病毒。

11.权利要求9所述的应用，其特征为所述微生物为遗传改造的微生物。

12.权利要求9所述的应用，其特征为所述生物是能够通过血液和体液传播的微生物。

13.权利要求12所述的应用，其特征为所述能够通过血液和体液传播的微生物选自HBV、HCV和HIV。

14.权利要求9所述的应用，其特征为所述生物是引起牛海绵状脑病和其它TSE的致病生物。

15.权利要求9所述的应用，其中所述生物是炭疽杆菌。

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