樸江玉 王宇宏

摘要：采用棉、毛、絲、麻、滌等21種機織物對醫(yī)用激光的遮蔽效果進行了研究，討論了綠光、紅光、紅外光3種激光光源下，織物性能對遮光性的影響，并測試了21種機織物遮蔽激光的功率數(shù)值。結(jié)果表明：影響機織物遮光性的關(guān)鍵因素是織物的顏色、平方米質(zhì)量。此研究結(jié)果對機織物防護醫(yī)用激光起到參考作用，能有效降低防護成本。

關(guān)鍵詞：機織物;遮光性;激光防護;因子分析;回歸分析

中圖分類號：TS106.67

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2019）05-0032-06

激光技術(shù)廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)療、軍事等重要領域，其中醫(yī)療、科研用途激光，多采用開放性光路，如果使用不當，會造成皮膚的一系列光化學反應[1—3]，隨著激光職業(yè)接觸人數(shù)的增加，激光的損傷與防治研究越來越受到人們的關(guān)注，目前激光職業(yè)接觸限值和安全標準主要針對的是激光束照射的急性損傷，關(guān)注點是對人眼部的危害，而激光的慢性危害則相對較隱匿，研究較少，尚無系統(tǒng)的職業(yè)接觸限值可供參考[4]，有效地預防激光損害有著重要的意義。本文研究機織物在醫(yī)用激光領域的遮蔽作用，以便醫(yī)護人員及患者進行有效地安全防護。

1實驗

1.1材料與儀器

材料：選擇棉、麻、絲、毛滌混紡等共計21種機織物（沈陽市佳宏紡織廠），織物顏色為黑、白兩種顏色，織物的基本參數(shù)及樣本代號見表1。

儀器與設備：PDT半導體激光源（北京英發(fā)輕工技術(shù)開發(fā)公司），激光功率計選用熱電偶探測器激光功率計（北京榜首科技有限公司），YG141N數(shù)字式織物厚度儀，電子天平，密度鏡，圓盤取樣器，電子天平，往復移動式織物密度計。

1.2實驗方法

1.2.1實驗依據(jù)

激光源檢定裝置為醫(yī)用，采用JJG581—1999《醫(yī)用激光源檢定規(guī)程》標準。

1.2.2環(huán)境條件

溫度（20～25）℃，相對濕度不大于80%。

1.2.3醫(yī)用激光源

根據(jù)GB 7247.1—2001《激光產(chǎn)品的分類》屬于3B類激光和4類激光，用于物理治療的醫(yī)用激光治療儀。其輸出功率為（100～700）mW，功率最大允許誤差±10%。其中綠光115.6 mW、紅光174.8 mW、紅外光400 mW。波長分別為綠光532 nm、紅光635 nm、紅外光808 nm。

1.2.4織物平方米質(zhì)量的測量

在每種織物上剪取5塊樣品，將樣品放在標準溫濕度條件下進行調(diào)濕，使用面積為100 cm2的圓盤取樣器，取5塊試樣分別在電子天平上稱量重量，計算5塊試樣的重量平均數(shù)，進行換算，得到每種織物的平方米質(zhì)量。

1.2.5織物經(jīng)緯密的測量

織物的經(jīng)緯密度是指織物緯向或經(jīng)向10 cm長度內(nèi)經(jīng)紗或緯紗根數(shù)，本文采用往復移動式織物密度計測量，緯密在每種織物經(jīng)向不同的5個位置檢驗，經(jīng)密在織物全幅上同一緯向不同位置檢驗5處，分別點數(shù)紗線根數(shù)。

1.2.6織物纖維成分分析

在實驗所用織物中，棉、毛、絲、麻，通過顯微鏡觀察法進行定性分析鑒別，確認其纖維品種和成分。對于毛滌混紡織物，其纖維成分的分析則采用二組分纖維混紡產(chǎn)品定量分析化學分析法（即溶解法），首先將氫氧化鈉加入約1 mol/L堿性次氯酸鈉溶液中，使其含量為（5±0.5）g/L），此溶液用碘量法標定，使其摩爾濃度為1.0 mL，將每克試樣加入100 mL次氯酸鈉試液，在（20±2）℃條件下處理40 min，溶解羊毛，將不溶的滌綸清洗、烘干、冷卻稱重，計算出羊毛和滌綸纖維分別的含量百分率。

1.2.7機織物材料遮蔽激光性能測試

激光源輸出功率通過激光功率計直接測量。測量時開啟光源，進行規(guī)定時間的預熱，將功率計的探頭與被測激光束保持垂直?？椢锞嚯x激光光源為5 cm，分別測量織物單層和雙層遮蔽激光狀態(tài)下，激光功率的數(shù)值。記錄激光功率計的讀數(shù)即是激光源的輸出功率。

每次樣本測試4次，取平均值。

2結(jié)果與討論

2.1測試結(jié)果

表2為變量的衡量指標，織物基本參數(shù)及遮蔽激光性能實驗結(jié)果見表1。

2.2織物遮蔽激光的功率數(shù)值分析

2.2.1織物遮蔽激光的基本描述性統(tǒng)計分析

首先統(tǒng)計織物的組織、成分、顏色、平方米質(zhì)量、經(jīng)緯密度幾個因素對遮蔽激光功率強弱的頻數(shù)影響。筆者將遮蔽激光取得的功率數(shù)值劃分成4個等級，數(shù)值越大代表材料的透光性能好，遮光性能差，從表3綠光功率頻數(shù)分布可以看出，功率數(shù)值最低的等級里，斜紋、黑色、321～400單位的緯密織物頻數(shù)最多。紅光、紅外光結(jié)果與之相近，不再贅述。其次，通過比較功率數(shù)值大小可見，激光功率數(shù)值從毛織物到棉、麻、絲，功率呈上升趨勢，毛織物、毛滌混紡織物的遮光性能優(yōu)于棉織物，棉織物的遮光性能又明顯優(yōu)于絲織物;材料平方米質(zhì)量以150單位為分水嶺，材料平方米質(zhì)量在150以下的紡織品對激光的遮蔽性明顯低于平方米質(zhì)量在150單位以上的紡織材料;黑色材料遮光性好于白色;緯密在321～400單位遮光性能最佳;經(jīng)密在500單位以上遮光性能好;紅光、紅外光與綠光上述分析結(jié)果基本一致。21種織物在綠光與紅外光遮蔽試驗中，雙層材料狀態(tài)下的遮光性能明顯優(yōu)于單層材料，純毛織物、毛滌混紡織物、滌綸織物3種材質(zhì)在遮蔽紅光試驗中，遮光性能受織物層數(shù)影響的差異較小，單雙層織物遮蔽性能差異不大，棉、絲、麻織物在雙層織物狀態(tài)下遮蔽紅光的性能優(yōu)于單層織物。單雙層織物遮蔽激光功率數(shù)值比較見圖1。不同光源狀態(tài)下，遮光性能與織物指標之間的影響關(guān)系，還需要通過數(shù)據(jù)深度挖掘分析來確定。

2.2.2黑白兩種顏色織物遮蔽激光性能比較

通過比較表4中黑、白顏色織物的激光功率均值，可見黑色織物在不同激光光源下，其功率測量數(shù)值比白色織物均降低2.5～3倍，說明黑色織物遮光性能顯著優(yōu)于白色織物。

2.2.3相同顏色織物遮蔽激光性能比較

黑白同種顏色織物遮蔽性能圖見圖2、圖3。在14種黑色織物樣本中，織物成分、平方米質(zhì)量、經(jīng)緯密、織物結(jié)構(gòu)均不相同狀態(tài)下，發(fā)現(xiàn)平方米質(zhì)量小的織物遮光性能差，平方米質(zhì)量大的織物遮光性能明顯優(yōu)于平方米質(zhì)量小的織物，同樣在7種白色織物中，也呈現(xiàn)這一規(guī)律。

2.2.4影響織物遮光性的因子分析

通過因子分析的方法，探索影響織物遮光性的基本要素。進行因子分析之前，通過相關(guān)分析得出激光功率與各變量間相關(guān)系數(shù)均大于0.3，大部分的變量之間相關(guān)系數(shù)較高，各變量呈較強的線性關(guān)系，可以從中提取公共因子，適合進行因子分析。見表5原有變量的相關(guān)系數(shù)矩陣表。

為提取因子，檢查每個因素的方差和總方差的比例，采取主成分分析法提取因子并選取特征根值大于1的特征根，見表6中綠光單層狀態(tài)主成分特征值與方差貢獻率。從表6可以看出，第1個因子的特征根值為2.94，解釋原有變量的42%，第2個因子的特征根值為2.124，解釋原有變量的30.349%，前2個主成分的貢獻率接近73%，總體上，原有變量的信息丟失較少，因子分析效果較為理想。其他光源與此同理，結(jié)論一致，不再贅述，故各光源均針對2個因子進行分析。

給影響織物遮光性能的兩個因子命名。采用方差最大法，對因子載荷矩陣實施正交旋轉(zhuǎn)，使提取出來的兩個因子具有命名解釋性，如表7織物遮光因子載荷矩陣所示。主成分未旋轉(zhuǎn)前，第一因子上織物顏色、組織、成分、平方米質(zhì)量4個變量的Loading≥0.5，載荷很高，表示它們與第一個因子的相關(guān)程度高，第二個因子中織物的平方米質(zhì)量、經(jīng)緯密3個變量載荷較高，平方米質(zhì)量變量同時出現(xiàn)在了兩個主成分當中，因此需要通過旋轉(zhuǎn)載荷矩陣的結(jié)果確定其最后歸屬，此處采用方差最大法對因子載荷矩陣實施正交旋轉(zhuǎn)使因子具有命名解釋性，由表7旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣最后確定第一個因子主要解釋了顏色、織物組織、織物成分3個變量，可命名為外觀及成分因子;第二個因子解釋了平方米質(zhì)量、經(jīng)密、緯密3個變量，可命名為密度重量因子[5—7]。

3結(jié)論

a） 阻擋醫(yī)用激光最有效的因素是織物的顏色、平方米質(zhì)量;

b） 醫(yī)用激光接觸人員首選的防護織物是深色毛織物;

c） 結(jié)合增加織物層數(shù)因素，能有效提高綠光、紅外光的遮蔽性能;

d） 機織物的激光遮蔽性能受到諸多因素的影響，文中涉及的顏色品種較為單一，在以后的研究中，可將同一白色織物染成不同顏色進行測試分析，同時也應豐富織物組織。

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