刍议医用棉纱布层结构设计及其定向吸液能力

2020-12-20周本丽

纺织报告 2020年2期

周本丽

（荆楚理工学院，湖北荆门 448000）

医用棉纱布是一种通过吸收组织液和渗血，及时清理创口表面，避免伤口感染的护理材料，在具体的应用过程中容易在吸收渗出体液后黏连创口周边的组织，影响细胞正常增殖。研究者需要深入分析其结构设计方法，并采取有效措施，增强其定向吸液能力，强化医用棉纱布的使用性能。

1 医用棉纱布应用现状

当前，人们所使用的医用棉纱布一般有非织造布纱布块、脱脂纱布块等类型，主要制作原料为纤维素，具有成本低、环境友好、生物相容性强等优势。但在实际使用中，材料内部滞留水分通常会压迫人体组织，并与伤口及周边组织黏连，影响伤口正常恢复。本研究希望能够研发出一种具有定向吸液能力的医用棉纱布，使其在吸收人体渗出液的过程中，将渗出液迅速传递到纱布外层，保持接触层与创口之间的干燥，令创口得以快速闭合，提高伤口自愈效果。

2 纱布定向吸液能力研究过程设计

2.1 纱布定向吸液能力实验

2.1.1 材料和仪器

材料：选用来自同一个供应商，线密度、经纬密参数不同的3种棉纱布；同时，又从市面上采购了水刺、纺粘两种丙纶非织造材料，其中，水刺类型的面密度为40 g/m2，而纺粘类型材料则应用了10~25 g/m2的6种面密度型号。仪器：液态水分管理系统测试仪、接触角测量仪。

2.1.2 实验过程

以非织造材料为接触层、脱脂棉纱布为吸收层，将各类材料相互搭配，一共设计出了6种医用棉纱布层结构，分为纯棉纱结构类、纯非织造材料类、非织造材料与棉纱复合类，保证了样本种类的全面性，提高了研究结构的准确度。采用接触角测量仪和液态水分管理系统测试仪，对各类医疗棉纱布进行表征测量，探究其正反两个方面的定向吸液能力。一般来说，在测定正向定向吸液能力时，仪器检测出的单向传递指数越大，吸液能力就越好。在测定反向吸液能力时，单向传递指数负值越大，则其抗反渗能力就越强。

2.2 各类结构设计下定向吸液能力

从实验结果来看，纺粘单层医用棉纱布在正向表征测量中，具有较高的单向传递指数，在反向表征测量中却呈现出较强的反渗效应，因此，虽然具有较强的定向吸液能力，但存在反渗效应，所以不适用于医用棉纱布的制作。

在测定纯棉纱布结构的表征时，单向传递指数仅处于40左右，可以看出，该设计下的医用棉纱布基本不具备定向吸液能力，会使大量液体滞留在内部，影响纱布的使用效果。其中纱线较细、分布稀疏的纯棉纱结构，由于空隙较大，定向吸液能力相对较好，然而，该结构在试验中呈现出较弱的抗反渗能力，也不利于伤口的愈合。此外，在非织造材料为水刺类型时，单向传递指数虽然比较好，但是静水压力和纱布的毛细能力无法顺利突破疏水层的阻隔实现定向吸液，因此，该类型设计虽然也属于以非织造材料为接触层、棉纱材料为吸收层的设计，但依然不能在定向吸液方面取得较好的效果。但采用纺粘材料的复合结构类型具有较强的定向吸液能力和抗反渗能力。

2.3 吸收层结构设计的定向吸液能力

纺粘材料的复合结构设计能够获得较好的定向吸液能力以及抗反渗效果，因此，需要进一步分析复合结构纱布的定向吸液能力的影响因素。将表征测量结果绘制成统计图可以得出，纱线较细的棉纱布具有较强的定向吸液能力，是由毛细现象所造成的。研究结果表明：当吸收层厚度为一层或两层时，渗出指数呈正值，棉纱结构存在反渗效应；当厚度从3层逐渐增加到5层时，单向传递指数不断增大；当结构达到5层时，纱布具有最强的定向吸液能力，但如果继续增加纱布厚度，定向吸液能力却不会随着厚度的增加而增强。可以得出，吸收层的最佳厚度为5层，采用5层厚度的棉纱材料制作医用棉纱布的吸收层能够获得更好的使用效果，有助于推进护理用具制造的发展。

2.4 伤口接触层设计的定向吸液能力

吸收层为5层脱脂棉纱布，接触层为纺粘非织造材料时，获得最佳的定向吸液效果。根据接触层的不同面层密度，绘制了定向洗液效果统计图，可以看出，面层密度直接影响接触层的单向吸液能力，并且只有在一定的面层密度范围内，接触层才具备定向吸液能力。随着厚度、面层密度的增加，纺粘非织造结构的疏水层阻力变大，也就是说，在吸收层的协助下，呈现出更强的定向吸液效果。在棉纱布制造中，可以根据各类纱布应对创口规模的差异，合理设计纱布的接触层厚度，使其能够在实际应用中获得更好的护理效果，有助于提升医用棉纱布的使用效果。

2.5 中间结构吸液状态

复合纱布具备高效能的定向吸液性能，可以实现高质量的快速吸收，能够有效减少液体在此区域中的反渗，自带高质量的含水性能，与时间的关系为：一旦正向液体开始出现滴落，外部的接触层含水状况就会逐步接近零，自身的吸收效果也会不断提升；如果反向液体滴下，吸收层上方的含水效果就会增强，接触区域内部的含水量趋向零。利用含水率以及相对应的时间曲线可以明确复合纱布液体的管制状态。针对结构经过升级处理之后的复合纱布，含水率以及时间的曲线能够展示复合纱布两端的含水状况。一旦液体从伤口接触位置朝下滴，伤口接触层内的含水量就会在液体滴下之后的11 s逐步提升，经过20 s之后含水量能够提升到200.0%，以此为时间节点出现下降趋势。吸收层含水量从液体开始低落4 s之后，就会急速上升到1 229.2%，并在后期慢慢降低。当液体经过吸收层滴落之后，吸收层内部的含水量就会急速上升到996.0%，并以此为时间节点逐步降低。伤口接触层含水量能够维持在小于50.0%的状态。

升级结构后的复合纱布，一旦接触到液体，就会急速渗透伤口的接触层，在后期会逐步扩散到吸收层内部。在液体滴落到伤口的接触区域时，伤口接触层的湿润半径能够达到1.0 cm，吸收层最大的渗透半径达到2.5 cm，液体可以抵御吸收层的亲水阻挡并延展到吸收层中。一旦液体滴落到吸收层上方，吸收层以及伤口的接触面积就会增大，渗透半径在0.5～2.5 cm，液体容易延展到吸收层内部的纱布中，但是如果遭遇伤口的抵触层，渗透就会受到阻挡[1]。

2.6 纱布表面湿润性

经过优化的复合纱布内部会创建一个从疏水伤口层到亲水吸收层的Janus润湿架构，在渗透环节中，经常会受到外界的毛细管压力、疏水阻力以及静水压力。一旦水滴在疏水伤口接触层上感受到外界亲水吸收层的部分压力，就可以抵御疏水层的阻力，并延展到相对应的亲水吸收层中。与之相反，水滴在亲水吸收层上方，因为毛细管压力以及静水压力的影响，能够较为容易地延展到亲水吸收层的材质中。但是如果遭遇到疏水伤口接触层，就会因为疏水接触层阻力以及吸收层的压力过大且已经大于静水的压力，水滴难以实现转移。所以，复合纱布的设计能够实现Janus定向湿润的反渗透状态[2]。

3 研究结果分析

对医用棉纱布层的结构设计进行有针对性的改良，使其具有更强的定向吸液能力，避免了常规纱布对创口的黏连、压迫效应。实验发现，复合类型的医用棉纱布定向吸液能力以及抗反渗能力最强。在棉纱布的纺粘非织造材料、棉纱材料复合结构中，可以将吸收层设置为5层型号为40-26h8根/inch脱脂棉纱布，并将面层密度为25 g/m2的纺粘非织造材料设置为伤口接触层，能够改善医用纱布的使用性能[3]。