醫(yī)用一次性防護(hù)服熱濕舒適性研究現(xiàn)狀

馬艷麗,楊 琳,邵亞文,李盼盼,邵 龍,胡尊芳

(1.山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院,山東 濟(jì)南 250102;2．山東省紡織科學(xué)研究院,山東 青島 266032;3.山東省特種紡織品加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266032)

醫(yī)用一次性防護(hù)服作為醫(yī)護(hù)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(guān)人員在進(jìn)行醫(yī)療、防疫、檢驗(yàn)等高感染性工作時(shí)被致病菌或病毒感染的可能性,對(duì)保障生命健康具有重要意義。現(xiàn)階段,醫(yī)用一次性防護(hù)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(hù)性能的同時(shí),其服用舒適性存在一定缺陷,尤其是高強(qiáng)度或長(zhǎng)時(shí)間工作或運(yùn)動(dòng)下,人體會(huì)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(huì)使防護(hù)服內(nèi)部的濕、熱積蓄,導(dǎo)致皮膚過(guò)敏、中暑甚至?xí)炟实炔涣己蠊?。因?對(duì)醫(yī)用一次性防護(hù)服的舒適性研究一直是業(yè)內(nèi)的重要方向。本文基于醫(yī)用一次性防護(hù)服熱濕舒適性的影響因素、服裝熱濕舒適性評(píng)價(jià)體系、研究現(xiàn)狀等方面入手,對(duì)熱濕舒適性研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié),以期為提升醫(yī)用防護(hù)服舒適性提供參考。

1 醫(yī)用一次性防護(hù)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(huán)境之間熱濕平衡,抑制環(huán)境因素對(duì)個(gè)體舒適性產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(shù),其中熱阻是指人與環(huán)境熱交換過(guò)程中對(duì)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(duì)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(guò)服裝和衣內(nèi)微氣候向外界環(huán)境蒸發(fā)散熱的阻力。GB/T 39605—2020《服裝濕阻測(cè)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(qū)別在于服裝總濕阻包含水蒸氣透過(guò)周圍邊界空氣層增發(fā)散熱的阻力。服裝的熱阻和濕阻越大,表示人體越難通過(guò)其向外界環(huán)境傳遞熱、濕。醫(yī)用一次性防護(hù)服可以起到調(diào)節(jié)人體熱濕平衡的作用,但調(diào)節(jié)能力較為有限,難以維持穩(wěn)定的衣內(nèi)微氣候熱濕循環(huán),熱濕舒適性能較差。

1.2 透氣性能

服裝的透氣性也是醫(yī)用一次性防護(hù)服熱濕舒適性的重要影響因素。服裝在進(jìn)行氣體交換的同時(shí),也會(huì)實(shí)現(xiàn)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(guò)小,熱濕不易排出,會(huì)使人感到悶熱不適。市售醫(yī)用一次性防護(hù)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(hù)外層承擔(dān)阻隔致病微粒的作用,因此氣體透過(guò)性較差,也決定了醫(yī)用防護(hù)服整體的透氣性較差。

1.3 服裝結(jié)構(gòu)

服裝的面料層數(shù)、開(kāi)口設(shè)計(jì)、版型等與熱濕舒適性也有直接關(guān)系。如服裝的開(kāi)口方式和大小影響服裝的通風(fēng)性能,開(kāi)口越大、服裝越寬松,服裝的對(duì)流傳熱性能就越好。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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),并附以相關(guān)示意圖,因此醫(yī)用一次性防護(hù)服的整體設(shè)計(jì)較為固定,在服裝結(jié)構(gòu)方面創(chuàng)新的空間較為有限。

2 服裝熱濕舒適性評(píng)價(jià)體系

2.1 客觀評(píng)價(jià)

客觀評(píng)價(jià)主要是通過(guò)物理測(cè)試來(lái)衡量織物的熱濕舒適性,主要指標(biāo)有熱導(dǎo)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(píng)價(jià)因子。隨著測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步,客觀評(píng)價(jià)方法逐漸發(fā)展為包括物理學(xué)評(píng)價(jià)和生理學(xué)評(píng)價(jià)的綜合評(píng)價(jià)手段,物理學(xué)評(píng)價(jià)主要依靠透氣量測(cè)試儀、平板保溫儀、毛細(xì)管效應(yīng)測(cè)定儀、熱濕阻測(cè)試儀、暖體假人等儀器實(shí)現(xiàn),其中暖體假人法可以模擬人體的發(fā)熱和出汗?fàn)顟B(tài),具有一定優(yōu)勢(shì),但其并不完全等同于真人,也存在一些局限性。生理學(xué)評(píng)價(jià)法是通過(guò)設(shè)定恒定的溫度和濕度環(huán)境,測(cè)量人體的生理參數(shù)(如皮膚溫度、核心區(qū)域溫度、血壓、心率等),通過(guò)人體的生理參數(shù)變化,反映并評(píng)價(jià)服裝熱濕舒適性的一種手段,但不能真實(shí)反映穿著者的感受是客觀評(píng)價(jià)的主要缺陷。

2.2 主觀評(píng)價(jià)

主觀評(píng)價(jià)可評(píng)估服裝對(duì)人體生理的影響,是一種心理學(xué)評(píng)價(jià)方法,相對(duì)于客觀評(píng)價(jià),可以較為真實(shí)地反映服裝的熱濕舒適性。由于不同個(gè)體皮膚敏感程度、舒適感程度不同結(jié)果,主觀評(píng)價(jià)難以采用統(tǒng)一的指標(biāo),因此可能存在較大差異?，F(xiàn)在主要采用的主觀評(píng)價(jià)方法為評(píng)價(jià)標(biāo)尺和語(yǔ)義差異法,存在個(gè)體對(duì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)理解存在差異的問(wèn)題,因此樣品數(shù)量較少的主觀評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性較低,可以通過(guò)增加樣本數(shù)量或結(jié)合客觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的方式提高主觀評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度。

2.3 綜合評(píng)價(jià)

單一的客觀評(píng)價(jià)或者主觀評(píng)價(jià)并不能全面反映服裝的熱濕舒適性,根據(jù)熱阻和濕阻的定義,對(duì)于熱濕舒適性的評(píng)價(jià)需要將人體-服裝-環(huán)境系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái),因此將二者結(jié)合使用,探究不同影響因子的權(quán)重,有助于真實(shí)反映服裝的熱濕舒適性。目前數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法、模糊數(shù)學(xué)方法和灰色系統(tǒng)分析法等數(shù)學(xué)模擬法已用人體體溫調(diào)節(jié)模型、服裝的熱濕傳遞模型、人體-服裝-環(huán)境系統(tǒng)模型的構(gòu)建。

3 改善熱濕舒適性研究現(xiàn)狀

3.1 面料

面料是醫(yī)用一次性防護(hù)服熱濕舒適性的決定性因素,其研發(fā)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(hù)服面料,測(cè)試發(fā)現(xiàn)15 wt%的PVDF紡絲液中,當(dāng)SiO2粒徑為2 μm,其與PVDF的質(zhì)量比為0.15時(shí),SiO2/PVDF納米纖維的紅外光透過(guò)率最好,將部分面料替換為SiO2/PVDF納米纖維后,衣內(nèi)溫度比傳統(tǒng)防護(hù)服低2℃,相對(duì)濕度下降5%。Korte Y D等人[4]設(shè)計(jì)了一款相變材料降溫背心用于醫(yī)護(hù)人員降溫,如圖1所示,該背心前后分別有16個(gè)和20個(gè)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(yī)用防護(hù)服內(nèi)側(cè),使用完并消毒后再放入冰箱降溫即可。通過(guò)測(cè)試17位醫(yī)護(hù)人員穿著該背心工作時(shí)的生理指標(biāo)和主觀感受,發(fā)現(xiàn)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(píng)價(jià)方法

評(píng)價(jià)方法的發(fā)展有助于更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)醫(yī)用一次性防護(hù)服熱濕舒適性。謝丹等人[5]針對(duì)目前防護(hù)服熱舒適性評(píng)價(jià)過(guò)程中,物理試驗(yàn)法存在的問(wèn)題,基于Stolwijk多節(jié)點(diǎn)模型,總結(jié)分析了防護(hù)服與熱生理模型的耦合機(jī)制,典型模型中的被動(dòng)系統(tǒng)和主動(dòng)系統(tǒng)。牛夢(mèng)雨等人[6]從醫(yī)用防護(hù)服的熱濕性能角度,分析長(zhǎng)時(shí)間穿著對(duì)人體疲勞度的影響,通過(guò)真人穿著試驗(yàn),得到并分析了人體的熱生理和主觀參數(shù),發(fā)現(xiàn)在低、中、高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和恢復(fù)狀態(tài)下,防護(hù)服熱濕舒適性越差,人體疲勞感越強(qiáng)。崔馨文[7]綜合材料性能實(shí)驗(yàn)、假人實(shí)驗(yàn)、人體熱生理實(shí)驗(yàn)、Fiala模型模擬及模糊綜合評(píng)價(jià)等研究手段對(duì)醫(yī)用一次性防護(hù)服的著裝熱濕舒適性預(yù)測(cè)研究,利用Fiala模型對(duì)不同環(huán)境溫度、活動(dòng)水平及時(shí)長(zhǎng)下的人體生理指標(biāo)和主觀感受進(jìn)行了預(yù)測(cè),建立了適用于醫(yī)用一次性防護(hù)服熱濕舒適性的綜合評(píng)價(jià)方法。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

服裝結(jié)構(gòu)與版型會(huì)對(duì)穿著便捷性和適體性產(chǎn)生影響,但由于醫(yī)用一次性防護(hù)服要符合標(biāo)準(zhǔn)要求,因此其創(chuàng)新設(shè)計(jì)空間較小。傅曉琴,徐海燕[8]針對(duì)醫(yī)用防護(hù)服穿脫繁瑣、舒適性差等問(wèn)題,在實(shí)現(xiàn)防護(hù)效果可靠的前提下,對(duì)醫(yī)用防護(hù)服的結(jié)構(gòu)進(jìn)行頭部防護(hù)一體化設(shè)計(jì)、后中位置開(kāi)合設(shè)計(jì)、連腳一體式設(shè)計(jì)等改造設(shè)計(jì),結(jié)果表明改造后醫(yī)用防護(hù)服穿戴時(shí)長(zhǎng)為普通醫(yī)用防護(hù)服的56.32%,脫卸時(shí)長(zhǎng)為的49.21%。胡玨[9]基于人體工效學(xué)對(duì)醫(yī)用防護(hù)服結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行優(yōu)化,以提高醫(yī)用防護(hù)服的舒適性和適體性,通過(guò)結(jié)構(gòu)、號(hào)型優(yōu)化設(shè)計(jì),并采用服裝壓力測(cè)試了優(yōu)化后醫(yī)用防護(hù)服的運(yùn)動(dòng)舒適性。

4 結(jié)語(yǔ)

醫(yī)用一次性防護(hù)服熱濕舒適性的高低會(huì)對(duì)醫(yī)護(hù)人員的工作狀態(tài)、身心健康產(chǎn)生顯著影響,而熱濕舒適性的影響因素較多,評(píng)價(jià)方法多樣,難以形成較為統(tǒng)一且實(shí)用性強(qiáng)的評(píng)價(jià)體系。作為重要醫(yī)療防護(hù)裝備,在保證安全性、穩(wěn)定性的前提下,面料、評(píng)價(jià)方法、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究創(chuàng)新對(duì)改善其熱濕舒適性具有積極意義。