医用防护服研究现状及SARS防护服的性能要求

西安工程科技学院学报

Journal of Xi ’an Univ ersity o f Engineering Science and Technolog y

　第17卷第3期(总67期) 2003年9月V ol. 17, No. 3(Sum No. 67) 　　　*综　　述*

文章编号:1671-850X(2003) 03-0194-06

医用防护服研究现状及S ARS 防护服的性能要求

张建春, 郝新敏, 周国泰, 杨廷欣

(总后勤部军需装备研究所, 北京　100088)

摘要:介绍了国内外医用防护服的现状和特点, 讨论了对SARS 病毒防护服的基本性能要求.

关键词:医用防护服; SARS ; 性能

+中图分类号:TS 106. 67　　文献标识码:A 　

0　前　言

去冬今春以来, 我国广东部分地区发生未明原因的SARS 流行, 随后山西、北京、内蒙、香港、中国台北、新加坡等亚洲国家和地区发现病例. 截止2003年5月5日, 世界范围30个国家和地区发生6583起报告病例. 2003年5月8日, 总后勤部军需装备研究所研究的多功能SARS 系列防护服通过了由军需部组织的项目技术认定, 随后通过国家认证许可并投入生产. 2003年7月16日通过军需部鉴定. 本文中综述了国内外医用防护服装的现状, 并讨论了SARS 防护的基本性能要求.

1　国内外医用防护服的现状分析

1. 1　国外医用防护服

国外发达国家对医用防护服装研究比较系统, 并根据不同需要制定了相应标准, 医护人员可以根据不同需要配备相应的防护服装.

在全世界范围内, 与血液和体液接触都存在着被HIV (艾滋AIDS) , HBV(B 型肝炎) 和HCV (C 型肝炎) 等病毒传染的危险. 出于对艾滋病毒、肝炎病毒以及其它一些威胁生命的传染病的关注, 细菌和病毒防护纺织材料领域获得了巨大的发展动力, 阻隔织物、层压或涂层织物以及复杂共聚物涂层的非织造织物都得到发展. 与此同时, 用于医院以及医疗人员、急救单位如救护车、消防人员以及警察使用防护服装的抗菌整理技术也日臻成熟. 在这一领域中的一个成功的例子是杜邦的B iow ea r 材料, 可以用来防护血液中携带的病原体. 另一个是日本产品Bactekiller 是在聚酯纤维抽丝过程中加入抗菌剂, 在染色、整理及洗涤的过程中, 一直驻留在纤维中. 美国的医用防护服研究与装备一直处于世界先进水平.

美国由国家防火组织(N FPA) 制定了紧急医疗救护人员的防护服装性能标准, 即N FPA1999(2003版). 该标准规定了医疗急救用防护服的最低要求、设计标准、性能标准、新型一次性防护服和

收稿日期:2003-07-30:(, , , , . [3][1,2]

第3期　　　　　　　　　医用防护服研究现状及SARS 防护服的性能要求195可重复使用防护服性能的检测方法, 规定了为突发性医疗事件中的人员提供阻隔液生病原体的最低防护标准. 关于医疗急救手术(EM S ) 用织物, N FPA 1999包含了更为严格的要求:(1) 任何可重复使用的服装在进行测试之前, 都必须经过洗涤/干燥循环的预处理. (2) 阻隔层(包括缝隙) 对血液传播微生物的阻隔要按照ASTM F 1671《用Phi-X-174抗菌素模拟血性渗透剂检测血液穿透性标准》, 对噬菌体侵入病毒的渗透的阻隔性能进行测试. (3) 整件服装对水渗透的阻隔要经过喷淋测试, 以证实其在整块布料、缝隙、封闭处和结合处没有任何泄漏点. 如今在手术室里, 人们非常关心传染性疾病的传播问题. 美国戈尔(Go re-tex ) 公司的外科隔离膜类Cro sstech EM S 织物是第一种也是唯一一种符合严格的ASTM F 1671标准的可重复使用的隔离织物. 10多年来, 这种独特的既能防液体又具有透汽性的织物为美国、加拿大和欧洲的手术室工作人员提供了无与伦比的舒适性[2]. Crosstech 织物

○与Go re-tex 织物相似, 都是舒适、减轻热应激的织物, 进一步提供了对于职业危险例如直接接触血液和体液的防护. Go re -tex 织物被设计用作天气防护, 而新的Crosstech 医疗急救防护被特别开发用于R

R ○职业服装, 直接接触血液和体液是这种职业日常生活危险的一部分. 和所有的Gore-tex 隔离材料一[4]

样, Crosstech 医疗急救防护织物提供的防护性能和舒适性要高于其它类似层压材料和涂层材料.

TM Cro sstech 医疗急救防护织物由永久性层压到耐久性纺织品上的抗渗透、透气Crosstech 隔离

层组成. 独一无二的材料和制造能力被用于完成该层压过程. Cro sstech 隔离层本质上是双组分透气性薄膜. 通常, 在服装中, Cro sstech 隔离层不容易被看到, 因为它总是被外套、内衬材料或者其它服装层次保护起来. 层压有Cro sstech 隔离层的织物兼有物理和美学品质, 如强力、耐磨损、颜色、手感、重量等等. 通常, 在选择这些织物以提供某一水平的功能性的同时, 还提供了最大的服装舒适性和吸引力.

R R ○○Cro sstech 湿阻隔织物是按照N FPA 标准1971(2000版) 授权生产的. 用Cro sstech 湿阻隔材料

制作的服装必须经过测试, 保证了其对于血液、体液和普通化学制剂的液体渗透有效阻隔. 另外, 这些服装具有防水性、耐用性和透汽性.

R ○用Cro sstech 织物制作的服装, 其设计性能超过N FPA 1999最低要求的耐久性要求.

○医疗被褥织物——用Go re-tex 织物制作的覆盖用被单, 是为特别设计的医疗用空气床而开发

R ○的, 可以为患者的皮肤提供良好的微气候区. Gore -tex 织物的覆盖用床单是透汽、透湿气和防水的. R

平滑的织物层压材料可以帮助减少摩擦, 防水表面使得对失禁排泄物的清洁和消毒变得又快又容易.

○最重要的是, 使用Gore-tex 织物覆盖床单在“低空气流失”的床上或覆盖物上进行的控制空气悬浮

状态的治疗, 可以提供一个空气是浮的、低空气流失的支持面, 可以帮助减缓压力, 预防和治疗皮肤的R 创伤, 减少疼痛.

○医疗用膜——利用Gore-tex 的层压技术可以制作很多医疗用通气和过滤器具. 这些产品包括

血液接触用的通透材料, 造瘘术用袋和尿袋, 以及外科抽吸用品; 呼吸用和外科烟熏过程使用的过滤R 器. 对于特定的应用方案, 可以选用许多不同的层压材料、衬背以及不同的膜孔径尺寸.

此外, 国外对生化防护服装也进行了较多研究. 这些生化防护服装本身就可以用于病毒防护. 如美军正在试穿的PTFE 选择渗透膜生化防护服对于各种病毒就有防护效果. 选择渗透型材料在化工行业中的气相分离、水质净化和医疗/代谢物的过滤方面都有广泛的应用. 1987年以来, 美军的纳蒂克研究开发与工程中心(Natick RDLE Center) 、工业界和研究所密切合作, 开发了非对称膜、复合膜、均质膜和异质膜等四种新的薄膜材料, 都具有防止有机气体分子透过的特点. 非对称薄膜以超薄非孔活性皮层作为选择性阻挡层, 皮层厚度约为0. 01～0. 1μm , 而微孔薄膜逐渐增加的微孔结构起过滤作用. 非对称薄膜独特的活性皮层设计限制了聚合物分子链的自由空间, 允许水分子溶解/扩散透过, 而不能透过有机分子. 复合薄膜由几层膜组成, 而每层都具有独特的作用. 第一层是疏水性聚合物; 第二层是高渗透性材料; 第三层是密闭层, 用以弥补第四层的缺陷; 第四层是超薄型可选择膜, 允许水分子透过, 同时阻碍有机分子透过; 第五层是亲水性聚合物. 均质膜具有疏油性聚合物的固态结构; [2]

196　　　　　　西安工程科技学院学报　　　　　　　　第17卷有机分子的吸收和分散. 由于水分子有较短的分子尺寸, 所以均质膜可以透过水分子. 异质膜相当薄, 其厚度仅为7～10μm . 其中含有反应型非孔膜材料, 而这些反应型材料含有特征官能团如氨基和羟基, 反应后可以使有毒化学剂(如索曼和沙林) 失去毒性.

作为防护有毒化学物质的防护服, 其主要构成为外层织物、防水透湿聚四氟乙烯(PTFE) 膜、透湿性粘合剂以及混入粘合剂中的吸附毒气物质的材料. 作为防化内衣, 可采用PTFE 薄膜上涂亲水性PU 层后拉伸, PU 层再与可拉伸的棉或涤棉针织物通过点状粘合剂粘合. 此种织物做成的医护人员的内衣, 可以防止病人的血液及体液与医护人员接触. 因此这种织物做成的衣服、防护面具、手套等广泛地用于医院(特别是手术室) 或类似的领域.

总之, 国外针对不同医疗需要, 进行的医务人员防护服装研究较多, 而且标准严密[3～

护装备齐备, 可供选择余地较大.

1. 2　国内医用防护服装

多年以来, 我国对医用防护服缺乏系统研究. 通常医用防护服由医院或医疗部门自行确定, 由于行业的限制, 无法寻求新型高性能防护服装, 也难以制定相应的标准. 这次抗SARS 战斗中, 由于冠状病毒的传染性极强, 大多医护人员缺乏相应的防护服装, 造成了一些感染和发病. 尽管国家在2003年4月29日紧急出台了“GB 19082-2003医用一次性防护服技术要求”等标准[14～16], 但是因时间仓促, 标准也存在一些不足之处, 总后勤部卫生部也于2003年5月3日发布了《生物防护服通用规范》, 规定了病毒透过的测试方法和最低要求, 但其指标也不全面, 对防护服舒适性要求太低. 表1和表2是我国医用防护标准与美国N FPA 1999防护服的结构与性能要求比较.

从比较中可以看出, N FPA 1999标准充分考虑了防护产品的用途、实际使用环境, 制定的测试项目和测试方法及指标都比较科学合理. 我国的标准与以前相比有了很大的进步, 但也存在着一些不足和不合理的地方, 应加以改进.

表1　医用防护服的设计要求比较[3,14～检测项目

使用次数G B19082-2003医用一次性防护服技术要求一次性

干燥、清洁、无尘、无霉斑、

外观表面不许有疤痕、裂孔等

缺陷

隔离层W SB58-2003总后勤部卫生部生物防护服通用规范能耐机洗至少12次标记清楚正确, 色泽均匀, 表面整洁, 无明显残破和死褶, 扣、带等辅件齐全, 位置正确, 拉链吻合度好内层、中层和外层17]13]. 同时, 防[17]N F P A 1999医疗急救用防护服标准一次性或可重复使用布面不得有瑕疵、结节或尖利毛边必须有隔离层, 可以是独立的或

与布面一体

覆盖住除手、脸和脚以外身体的

任何部位、防护衣、病患的隔离

袋、围裙、套袖、或其它形式结构由帽子、上衣、裤子组成, 可分为连身式、分身式由上衣(连头罩) 和裤子组成, 可分为分体式和连体式

2003年4月到5月期间, 抗击SARS 进入了攻坚之战, 对医用防护服装更是频频告急. 北京防治“非典型肺炎”联合工作小组物资保障组根据北京SARS 疫情及防治所需的各类医疗、防护物资情况, 正式向全国发出公告, 征购以下短缺的防治物资:无纺布隔离服和布质隔离服、16层棉纱质口罩和N 90、N 95医用口罩等相关防护装备.

目前我国市场上销售的医用防护服主要有三类:普通非织造、橡胶或涂层面料、闪蒸发一次成型滤材制作的防护服. 其中普通非织造制作的防护服防护效率只有40%左右, 不能满足国标的最低要求; 杜邦公司采用闪蒸发一次成型制作的滤材, 其防护性能较好, 但是其面料的防护均匀性不好, 同一块面料有的部位过滤效率高, 有些部位却很低; 橡胶或涂层面料制作的防护服, 其防护效果较好, 但其, .

第3期　　　　　　　　　医用防护服研究现状及SARS 防护服的性能要求

表2　医用防护服的性能要求比较[3,14～GB19082-2003医用

一次性防护服技术要求17]197检测项目W SB58-2003总后勤部

卫生部生物防护服通用规范N F PA 1999医疗急救用防护服标准

表面张力为35×10-5N /cm 、3

L /min 的水喷淋20min 不得

透过拒水性静水压为1. 67kPa 时, 不得渗漏

透湿量≥1500g /m 2·d ; 在冬

舒适性透湿量≥2500g /m2·d

≥G B3

对非油性颗粒物的过滤效率不

小于70%

在13. 8kPa 下, 不得渗漏季寒区和夏季热区着装人员能连续工作4h 以上2003版中要求总体热损失值(T HL) 必须大于450W /m2沾水等级过滤效率对粉状生物离子的过滤性能应达到99%以上对空气中的自然微生物的过滤性能应达到99%以上合成血液穿透

对液体中脊髓灰质炎病毒(疫

阻隔微生物透过菌株) 的过滤性能应达到99%

以上

经向不小于500N

纬向不小于300N Phi-X -174抗菌素不得透过样品及其接缝处断裂强力≥45N 各层≥133. 5N

顶破强力

抗穿刺强力

撕裂强力

接缝及封闭

处断裂强力

断裂伸长率

阻燃性能

抗静电性≥30%符合GB 17591中B2级成衣的带电量≤0. 6μC ; 材料

的电荷面密度≤7μC /m2各层≥345k Pa 各层≥24. 5N 各层≥35. 6N 各层≥66. 7N

　　通过到有关卫生部门和收治SARS 病人的医院调查得知, 抗战在SARS 一线的医务人员通常要穿3～4层隔离服:手术衣、防护服、隔离衣、一次性隔离衣. 其中至少有一二层是由塑料或橡胶等不透气材料制成的. 收治SARS 病人的医院为了保持空气流通, 隔离区内的病房目前一般都要开窗通风, 影响空调使用; 而一些医院的中央空调也为防病毒扩散而关闭. 天气渐热, 穿戴上述防护服及帽子、口罩、橡胶手套将自己包裹得严严实实, 不出5min 就会汗流浃背, 影响医务人员为患者打针、抽血、输液等正常工作, 更有些医务人员由于长时间穿用这些防护装备, 出现胸闷、大量出汗甚至虚脱晕倒. 广大抗SARS 一线的医务人员强烈呼吁, 为了使一线人员有充沛的精力与SARS 战斗, 希望有关科研人员能够迅速研制一种有效防暑又价格适中的防护服, 为即将到来的酷暑作准备. 从以上情况可以看出, 研究医用防护服装尤其是透湿性好的防护服装是迫切需要的.

2　SA RS 防护服装系列防护要求

2. 1　SARS 的病毒特性, 、

198　　　　　　西安工程科技学院学报　　　　　　　　第17卷国家和地区发现病例, 至今世界范围30个国家和地区发生8000余起报告病例. 2003年4月16日, 世界卫生组织官员在日内瓦新闻发布会上宣布, 确认冠状病毒的一个新变种是引起S ARS 病原体. 科学家们发现新变种的冠状病毒与流感病毒有亲缘关系, 但它非常独特, 从未在人类身上发现过, 科学家将其命名为“SARS ”冠状病毒.

冠状病毒颗粒的直径60～200nm , 平均直径为100nm , 呈球形或椭圆形, 具有多形性. 病毒有包膜, 包膜上存在棘突, 整个病毒像日冕, 不同的冠状病毒的棘突有明显的差异. 在冠状病毒感染细胞内有时可以见到管状的包涵体.

世界卫生组织的报告说, 引起SARS 冠状病毒生存能力大于原先估计, 在腹泻患者的排泄物里能生存多达4d ; 除飞沫和接触等传染方式外, 被患者排泄物污染的水、食物和物品等也是重要的传染途径. 在室温条件下, S ARS 病毒在人的粪便和尿里至少能生存1～2d. 由中国香港、日本和德国等地的科学家进行的这项研究还表明, SARS 病毒在4℃(冰箱冷藏温度) 和零下80℃环境下可以至少生存4d , 这意味着病毒可在冰箱里呆上4d , 而且能熬过寒冷的冬天. 科学家还发现, SARS 病毒能于室温下在普通塑料表面生存至少24h , 他们由此认为, 通过病人接触的桌面、门把手和其他物品也能传染SARS.

我国SARS 科技攻关组研究结果表明, 对SARS 灭活可采用以下手段:(1) 含氯消毒剂和过氧乙酸, 按照卫生部推荐的浓度, 在几分钟内, 完全可以杀死粪便和尿液中的SARS 病毒. (2) 应用紫外线照射的方法, 在距离为80～90cm, 强度大于90μW /cm2条件下(模拟5月份北京地区上午10点晴天的自然条件) , 30min 可杀灭体外SARS 病毒. 紫外线强度为4～5μW /cm, 3h 可杀灭体外S ARS 病毒. (3) SARS 病毒对温度敏感, 随着温度的升高, 病毒存活显著下降. 无血清培养条件下, 37℃可以存活4d , 56℃加热90min 、75℃加热30min 能够灭活.

总之, SARS 的冠状病毒具有耐低温性、一定耐酸性、在水中和室温中能生存一定时间, 可通过高温、普通消毒剂去除.

2. 2　使用医用防护服装的必要性

自从2003年2月26日第一例SARS(中国称“非典”) 病人在越南河内被报告以来, SARS 病在中国内地、香港、加拿大等地相继大面积爆发. 在治疗和抢救病人的过程中, 有大批的医护人员被感染.

冠状病毒的主要传播途径是:(1) 直接吸入含有病原体的空气飞沫和尘埃造成传播. (2) 通过手接触呼吸道分泌物所污染的物品、用具、玩具等, 经口鼻而传播. (3) 密切接触传播:指治疗、护理、探视病例, 与病例共同生活, 直接接触病例的呼吸道分泌物或体液. 因此, 对冠状病毒的防护主要应包括污染环境消毒、污染物品的消毒、医护人员的防护、消毒人员防护等. 在没有防护时, 病毒可通过呼吸直接进入呼吸道, 或沾污在皮肤上后进入呼吸道; 在穿戴劣质防护服装或口罩时, 病毒先吸附在织物纤维上, 然后通过织物间的空隙扩散或渗透进入服装或口罩内层, 进而通过各种渠道进入体内.

针对如此多的医护人员被感染, 世卫组织指出, 医护人员不仅要考虑呼吸防护装备, 选择适当的防护服同样十分重要. 因为, “直接接触人员”如不穿防护服不仅会对自身造成威胁, 还会对与他们接触的、未严格遵守防感染和有效消毒的人员造成“二次污染”. 因此, 为控制传染性病毒的蔓延, 防止交叉感染, 研究使用防护性能良好的医用防护服装是十分必要的.

2. 3　SARS 防护服装系列性能的基本要求

2. 3. 1　对医用防护用品的总体要求　医用隔离防护用品要能提供对微生物、颗粒物质和流体有效的隔离; 经受消毒处理, 能保持足够的完整性及耐用性; 抗撕裂、防穿刺、抗纤维应变和抗磨损; 不含有毒成分; 不起绒; 有良好的性能价格比; 符合职业安全和健康管理组织(O SHA) 规定的舒适性和安全性.

2. 3. 2　对SARS 防护服装的具体要求　S ARS 防护服装或防护口罩、头罩首先应当使病毒或飞沫不易沾附在服装表面; 其次服装织物的微孔应当足够小, 使得病毒不能穿透织物; 同时服装应当具有良好的舒适性和服用性能. 具体讲, SARS 防护服装应具有以下性能:2

第3期　　　　　　　　　医用防护服研究现状及SARS 防护服的性能要求

也不能渗透到服装内部. 199

(2) 　很好的气溶胶防护性能　由于冠状病毒主要是通过飞沫以气溶胶形式被人体吸附感染的, 而且病毒直径很小, 仅有几十个纳米, 很容易透过一般防护材料, 所以防护材料应具有优异气溶胶病毒阻隔性能.

(3) 　拒水、血污、化学试剂性能　避免病毒飞沫、痰迹、血污等沾染织物表面.

(4) 　耐水压或耐血压性能　发生一定压力的体液或血液等喷射时, 病毒不易穿透织物.

(5) 　良好的抗菌、阻燃、防静电性能　由于医务人员接触到各种病菌, 同时在病房或手术时会有氧气等易燃气体存在, 为了防止发生燃烧伤人和静电火灾, 防护服应具有良好的抗菌、防静电、阻燃功能.

(6) 　良好的透湿舒适性能　由于SARS 病房不能使用中央空调, 加上医务人员工作量大, 活动多, 所以防护服装必须具有较好的透湿舒适性能, 这在夏季尤为重要. 表3是人在0～20℃环境下、户外不同运动时的出汗量. 当在室内活动或外界温度达到30℃以上时, 人体出汗量会成倍增加. 因此, SARS 防护服装材料的透湿量应在10000g /m·d -1以上.

表3　不同运动时出汗量(g /m 2·d -1) [2]运动

坐着

爬动

水平步行发热量/J ·m -2·d -2094065861户外温度/℃运动[***********][***********]04040中等劳动重劳动发热量/J ·m -2·d -[**************]20户外温度/℃[***********]520

(7) 　良好的耐老化、耐洗、耐消毒、耐杀菌性能　由于SARS 防护服装需要经常杀菌和消毒, 因此应当耐消毒和杀菌处理. 对于耐久型防护服而言, 还应当具有耐洗涤、耐老化和耐热性能等.

此外, 防护服材料还应具有一定的物理机械性能, 满足穿着需要.

3　结束语

通过国内外医用防护服的现状, 可以清醒地认识到我国医用防护服研究尚比较落后, 所制定的防护服标准也存在一定的问题.

根据SARS 冠状病毒的传播途径, 医护人员应当装备性能良好的防护服装、口罩等. 医用防护服装应当具有多功能性, 即具有过滤阻隔性、抗菌性、防水性、防油拒水性、透湿性、抗静电、阻燃、耐消毒和抗菌性等.

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第3期　　　　　　　　　PTFE 复合膜的S ARS 防护及透湿机理的研究205(2) 　聚醚酯涂层显著影响到PTFE 薄膜的透湿汽性. 薄膜孔隙率、孔径和厚度对透湿影响较小.

(3) 　适当聚醚酯厚度的PTFE 复合膜不仅具有良好的病毒防护性能, 同时具有良好的透湿汽舒适性.

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The study on the mechanism of protectivity of SARS

and water vapor permeability of PTFE co -membrane

H AO X in -min 1, ZH AN G J ian -chun 2, GUO Yu -hai 3

　　　　　(1. Dong Hua Univ ersity, Sha ng hai 200082, China;

2. The Q ua rt ermaster Research Institute of the General Log istic Depa rtment o f CP L A, Beijing 100088,

China;

3. Sha nghai N ew &Specia l T ex tile M aterial Research Center , Sha ng hai 200082, China )

Abstract :The pro tectio n mechanism of la minated tex tiles o f PTFE co-membrane w as discussed. The results sho w that PTFE membrane and poly ester ether coating hav e rem arkable effect o n pro tection, the structura l parameter o f PTFE membrane has little effect on wa ter v apor permeability.

Key words :pro tectiv e clothing ; PTFE co -membrane ; wa ter v apo r permeability ; pro tective m echa nism; SARS

(上接第199页)

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A study on medical protective clothing

and it ’s properties of protectivity for SARS

Z H AN G Jian -chun , H AO X in -min , Z HOU G uo -tai , YAN G Ting -x in

(T he Q ua rter master Resea rch Institute o f the Genera l Log istic Depa rtment o f CP L A, Beijing 100088, China) Abstract :The properties and project o f medical pro tectiv e clo thing fo r SARS a re discussed in this paper . Key words :medical pro tective clo thing; SARS; properties