醫用一次性防護服熱濕舒適性研究現狀

馬艷麗,楊 琳,邵亞文,李盼盼,邵 龍,胡尊芳

(1.山東省產品質量檢驗研究院,山東 濟南 250102;2．山東省紡織科學研究院,山東 青島 266032;3.山東省特種紡織品加工技術重點實驗室,山東 青島 266032)

醫用一次性防護服作為醫護人員的重要裝備,具有拒水、拒血液、拒酒精以及抗靜電等功能,可有效降低相關人員在進行醫療、防疫、檢驗等高感染性工作時被致病菌或病毒感染的可能性,對保障生命健康具有重要意義?，F階段,醫用一次性防護服主要使用聚乙烯膜/聚丙烯紡粘非織造布為面料,在保障防護性能的同時,其服用舒適性存在一定缺陷,尤其是高強度或長時間工作或運動下,人體會釋放汗液及熱量,由于聚乙烯膜/聚丙烯紡粘非織造布拒水、透氣性低,會使防護服內部的濕、熱積蓄,導致皮膚過敏、中暑甚至暈厥等不良后果。因此,對醫用一次性防護服的舒適性研究一直是業內的重要方向。本文基于醫用一次性防護服熱濕舒適性的影響因素、服裝熱濕舒適性評價體系、研究現狀等方面入手,對熱濕舒適性研究現狀進行了總結,以期為提升醫用防護服舒適性提供參考。

1 醫用一次性防護服熱濕舒適性的影響因素

熱濕舒適性是服裝保持人體和環境之間熱濕平衡,抑制環境因素對個體舒適性產生不良影響的性能。其主要影響因素有面料熱濕傳遞性能、透氣性能、服裝結構等。

1.1面料熱濕傳遞性能

熱阻和濕阻是反映面料熱濕傳遞性能的重要參數,其中熱阻是指人與環境熱交換過程中對熱流的阻力,單位為克羅(clo),一般分類四類:服裝表面空氣層熱阻、服裝總熱阻(包含服裝表面空氣層熱阻)、服裝基本熱阻(不包含服裝表面空氣層熱阻)、衣服相對熱阻(不包含服裝表面空氣層熱阻和覆蓋頭、手、腳段的熱阻)[1]。濕阻是指水蒸氣通過服裝和衣內微氣候向外界環境蒸發散熱的阻力。GB/T 39605—2020《服裝濕阻測試方法 出汗暖體假人法》[2]將濕阻分為服裝總濕阻和服裝固有濕阻,二者的區別在于服裝總濕阻包含水蒸氣透過周圍邊界空氣層增發散熱的阻力。服裝的熱阻和濕阻越大,表示人體越難通過其向外界環境傳遞熱、濕。醫用一次性防護服可以起到調節人體熱濕平衡的作用,但調節能力較為有限,難以維持穩定的衣內微氣候熱濕循環,熱濕舒適性能較差。

1.2 透氣性能

服裝的透氣性也是醫用一次性防護服熱濕舒適性的重要影響因素。服裝在進行氣體交換的同時,也會實現熱濕的傳遞。透氣性高的服裝其熱濕的傳遞效率高,如果織物的透氣性過小,熱濕不易排出,會使人感到悶熱不適。市售醫用一次性防護服面料多使用聚乙烯膜/聚丙烯紡粘非織造布,由于聚乙烯膜作為防護外層承擔阻隔致病微粒的作用,因此氣體透過性較差,也決定了醫用防護服整體的透氣性較差。

1.3 服裝結構

服裝的面料層數、開口設計、版型等與熱濕舒適性也有直接關系。如服裝的開口方式和大小影響服裝的通風性能,開口越大、服裝越寬松,服裝的對流傳熱性能就越好。國家標準GB 19082—2009《醫用一次性防護服技術要求》中規定防護服由連帽上衣、褲子組成,分為連身式結構和分身式結構,并附以相關示意圖,因此醫用一次性防護服的整體設計較為固定,在服裝結構方面創新的空間較為有限。

2 服裝熱濕舒適性評價體系

2.1 客觀評價

客觀評價主要是通過物理測試來衡量織物的熱濕舒適性,主要指標有熱導率、熱吸收率、熱阻、透氣率、芯吸高度、透濕量和濕阻等?？肆_值是最早提出的客觀評價因子。隨著測試技術的進步,客觀評價方法逐漸發展為包括物理學評價和生理學評價的綜合評價手段,物理學評價主要依靠透氣量測試儀、平板保溫儀、毛細管效應測定儀、熱濕阻測試儀、暖體假人等儀器實現,其中暖體假人法可以模擬人體的發熱和出汗狀態,具有一定優勢,但其并不完全等同于真人,也存在一些局限性。生理學評價法是通過設定恒定的溫度和濕度環境,測量人體的生理參數(如皮膚溫度、核心區域溫度、血壓、心率等),通過人體的生理參數變化,反映并評價服裝熱濕舒適性的一種手段,但不能真實反映穿著者的感受是客觀評價的主要缺陷。

2.2 主觀評價

主觀評價可評估服裝對人體生理的影響,是一種心理學評價方法,相對于客觀評價,可以較為真實地反映服裝的熱濕舒適性。由于不同個體皮膚敏感程度、舒適感程度不同結果,主觀評價難以采用統一的指標,因此可能存在較大差異?，F在主要采用的主觀評價方法為評價標尺和語義差異法,存在個體對評價標準理解存在差異的問題,因此樣品數量較少的主觀評價的準確性較低,可以通過增加樣本數量或結合客觀評價數據的方式提高主觀評價的準確度。

2.3 綜合評價

單一的客觀評價或者主觀評價并不能全面反映服裝的熱濕舒適性,根據熱阻和濕阻的定義,對于熱濕舒適性的評價需要將人體-服裝-環境系統聯系起來,因此將二者結合使用,探究不同影響因子的權重,有助于真實反映服裝的熱濕舒適性。目前數理統計方法、模糊數學方法和灰色系統分析法等數學模擬法已用人體體溫調節模型、服裝的熱濕傳遞模型、人體-服裝-環境系統模型的構建。

3 改善熱濕舒適性研究現狀

3.1 面料

面料是醫用一次性防護服熱濕舒適性的決定性因素,其研發成果層出不窮。吳欽鑫等人[3]采用靜電紡絲法制備了具有輻射降溫功能的二氧化硅/聚偏氟乙烯(SiO2/PVDF)納米纖維,并將其與非織造布熱壓制成新型防護服面料,測試發現15 wt%的PVDF紡絲液中,當SiO2粒徑為2 μm,其與PVDF的質量比為0.15時,SiO2/PVDF納米纖維的紅外光透過率最好,將部分面料替換為SiO2/PVDF納米纖維后,衣內溫度比傳統防護服低2℃,相對濕度下降5%。Korte Y D等人[4]設計了一款相變材料降溫背心用于醫護人員降溫,如圖1所示,該背心前后分別有16個和20個裝有相變材料包的口袋,其使用方式為在使用前放在冰箱里降溫,然后穿在醫用防護服內側,使用完并消毒后再放入冰箱降溫即可。通過測試17位醫護人員穿著該背心工作時的生理指標和主觀感受,發現該背心可降低人體核心溫度,改善熱舒適性。

圖1 相變材料降溫背心

3.2 評價方法

評價方法的發展有助于更準確的評價醫用一次性防護服熱濕舒適性。謝丹等人[5]針對目前防護服熱舒適性評價過程中,物理試驗法存在的問題,基于Stolwijk多節點模型,總結分析了防護服與熱生理模型的耦合機制,典型模型中的被動系統和主動系統。牛夢雨等人[6]從醫用防護服的熱濕性能角度,分析長時間穿著對人體疲勞度的影響,通過真人穿著試驗,得到并分析了人體的熱生理和主觀參數,發現在低、中、高強度運動和恢復狀態下,防護服熱濕舒適性越差,人體疲勞感越強。崔馨文[7]綜合材料性能實驗、假人實驗、人體熱生理實驗、Fiala模型模擬及模糊綜合評價等研究手段對醫用一次性防護服的著裝熱濕舒適性預測研究,利用Fiala模型對不同環境溫度、活動水平及時長下的人體生理指標和主觀感受進行了預測,建立了適用于醫用一次性防護服熱濕舒適性的綜合評價方法。

3.3 結構設計

服裝結構與版型會對穿著便捷性和適體性產生影響,但由于醫用一次性防護服要符合標準要求,因此其創新設計空間較小。傅曉琴,徐海燕[8]針對醫用防護服穿脫繁瑣、舒適性差等問題,在實現防護效果可靠的前提下,對醫用防護服的結構進行頭部防護一體化設計、后中位置開合設計、連腳一體式設計等改造設計,結果表明改造后醫用防護服穿戴時長為普通醫用防護服的56.32%,脫卸時長為的49.21%。胡玨[9]基于人體工效學對醫用防護服結構和尺寸進行優化,以提高醫用防護服的舒適性和適體性,通過結構、號型優化設計,并采用服裝壓力測試了優化后醫用防護服的運動舒適性。

4 結語

醫用一次性防護服熱濕舒適性的高低會對醫護人員的工作狀態、身心健康產生顯著影響,而熱濕舒適性的影響因素較多,評價方法多樣,難以形成較為統一且實用性強的評價體系。作為重要醫療防護裝備,在保證安全性、穩定性的前提下,面料、評價方法、結構設計的研究創新對改善其熱濕舒適性具有積極意義。