馬艷麗,楊 琳,邵亞文,李盼盼,邵 龍,胡尊芳

(1.山東省產(chǎn)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(yī)用一次性防護服作為醫(yī)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(yī)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。現(xiàn)階段,醫(yī)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(yī)用一次性防護服的舒適性研究一直是業(yè)內的重要方向。本文基于醫(yī)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(xiàn)狀等方面入手,對熱濕舒適性研究現(xiàn)狀進行了總結,以期為提升醫(yī)用防護服舒適性提供參考。

1 醫(yī)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(huán)境之間熱濕平衡,抑制環(huán)境因素對個體舒適性產(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(shù),其中熱阻是指人與環(huán)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(huán)境蒸發(fā)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(qū)別在于服裝總濕阻包含水蒸氣透過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,表示人體越難通過其向外界環(huán)境傳遞熱、濕。醫(yī)用一次性防護服可以起到調節(jié)人體熱濕平衡的作用,但調節(jié)能力較為有限,難以維持穩(wěn)定的衣內微氣候熱濕循環(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(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小,熱濕不易排出,會使人感到悶熱不適。市售醫(yī)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(yī)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(shù)、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(yī)用一次性防護服技術要求》中規(guī)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(yī)用一次性防護服的整體設計較為固定,在服裝結構方面創(chuàng)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(fā)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(xiàn),其中暖體假人法可以模擬人體的發(fā)熱和出汗狀態(tài),具有一定優(yōu)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(huán)境,測量人體的生理參數(shù)(如皮膚溫度、核心區(qū)域溫度、血壓、心率等),通過人體的生理參數(shù)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(tǒng)一的指標,因此可能存在較大差異?，F(xiàn)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(shù)量較少的主觀評價的準確性較低,可以通過增加樣本數(shù)量或結合客觀評價數(shù)據(jù)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(jù)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(huán)境系統(tǒng)聯(lián)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(shù)理統(tǒng)計方法、模糊數(shù)學方法和灰色系統(tǒng)分析法等數(shù)學模擬法已用人體體溫調節(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服面料,測試發(fā)現(xiàn)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(tǒng)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(yī)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(yī)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(yī)護人員穿著該背心工作時的生理指標和主觀感受,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 評價方法

評價方法的發(fā)展有助于更準確的評價醫(yī)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(jié)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(tǒng)和主動系統(tǒng)。牛夢雨等人[6]從醫(yī)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(shù),發(fā)現(xiàn)在低、中、高強度運動和恢復狀態(tài)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(yī)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(huán)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(yī)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(chǎn)生影響,但由于醫(yī)用一次性防護服要符合標準要求,因此其創(chuàng)新設計空間較小。傅曉琴,徐海燕[8]針對醫(yī)用防護服穿脫繁瑣、舒適性差等問題,在實現(xiàn)防護效果可靠的前提下,對醫(yī)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(yī)用防護服穿戴時長為普通醫(yī)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(yī)用防護服結構和尺寸進行優(yōu)化,以提高醫(yī)用防護服的舒適性和適體性,通過結構、號型優(yōu)化設計,并采用服裝壓力測試了優(yōu)化后醫(yī)用防護服的運動舒適性。

4 結語

醫(yī)用一次性防護服熱濕舒適性的高低會對醫(yī)護人員的工作狀態(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,評價方法多樣,難以形成較為統(tǒng)一且實用性強的評價體系。作為重要醫(yī)療防護裝備,在保證安全性、穩(wěn)定性的前提下,面料、評價方法、結構設計的研究創(chuàng)新對改善其熱濕舒適性具有積極意義。