基于湿热舒适性的医用防护服研究与设计

董一帆，吴建兵

（常熟理工学院，江苏 常熟 215500）

医院感染管理办法明确规定，医务工作者进入特定的区域工作，必须穿戴具有防护性能的防护服，以抵御携带病菌的有害粉尘、液体等[1]，保护自身安全。现阶段，我国的医用防护服已经具有非常优秀的防护性能，但在湿热舒适性能方面的问题还需要进一步研究并解决。

1 湿热舒适性的定义与评价标准

1.1 定义

湿热舒适性是由服装以及外界环境等多种因素相互作用产生的人体综合主观感受，也是评价服装生理舒适性非常重要的指标。在正常情况下，人体新陈代谢会产生热量与水汽[2]，且人体体温调节中枢排出的汗液，会通过气流带走皮肤表面的水分并吸收热量，达到自我调控的散热效果。穿着者周围的环境温度、湿度、风速以及服装面料的透气性都会影响服装的湿热舒适性[3]。

1.2 评价标准

湿热舒适性是一种综合的生理感受状态，有两种评价方法，一种是根据人体直观感受来进行评价[4]，另一种是用专业的指标测试仪在相同环境下对人体生理数值等进行全方位的测量与记录，通过综合计算与分析得出的数值叫作“透湿量”。透湿量越大，说明面料的疏导能力越强，服装的湿热舒适性越好。令人体感到舒适的衣内温度为（32±1）℃，相对湿度为（50±10）%[5]。

2 医用防护服湿热舒适性现状及影响因素

2.1 现状

按照我国GB 19082—2003[6]与GB 19082—2009[7]《医用一次性防护服技术要求》，医用防护服透湿量不小于2500 g/（m2·d），且操作透湿量实验时应参照GB/T 12704—1991[8]。如今，大部分医用防护服采用高密度复合型材料，这些织物具有优良的防护性能，但透气性能较差，外界环境与人体体温中枢交换热量不通畅，水汽和热量不能及时排出，大部分水汽在防护服内部凝结。长时间的内部湿热环境失衡以及人体皮肤组织受压迫使皮肤问题接踵而来。皮肤瘙痒、接触性皮炎、红肿溃破已经成为穿着防护服后的常见皮肤问题，严重时还会出现局部糜烂的现象[9-10]。有些体质较弱的工作人员由于工作时间太长，甚至会出现短暂昏迷的症状。

医用防护服内部的湿热失衡对穿着者的身体是一种伤害和折磨，严重影响了工作人员的工作效率以及心态，工作人员很可能会产生抵触情绪，患者的治疗也会受到影响。

2.2 影响因素

2.2.1 制备材料与工艺

医用防护服通常采用高密度非织造材料生产织物，采取层压处理或复膜处理[11]。这类织物的工艺制备技术大部分是以提高织物密度、缩小纤维直径为原理，工艺流程简单，造价较低，但织物强度大，且具有优秀的拒水性和阻隔性，被广泛应用于生产医用防护用品。但是，随着织物强度的增大，吸湿透气能力下降，导致医用防护服几乎不具备吸收和扩散水分子以及热量的性能，人体与外界不能充分地交换热量，热量与水分长时间排不出去，停留在皮肤表面，穿着者就会感到闷热。

2.2.2 款式结构

服装款式也是影响湿热舒适性的因素。为了保障医用防护服优良的阻隔性和防护作用，首先，在设计时应尽可能避免面料连接缝隙[12]，在必要的针缝口处，也采用了密封胶条进行密封来防止病原体的渗入，良好的密封性是导致湿热舒适性差的原因之一。其次，由于医用防护服都是标准尺码，一些特殊体型的医务工作人员穿着时会因衣物不合身而出现多层面料堆叠或者肩肘活动不自由的情况[13]，面料堆叠产生的热量直接导致防护服的湿热舒适性下降，导致医护人员行动不变，进而直接干扰医生的正常工作。

2.2.3 外界环境

外界的环境变化也会影响湿热舒适性。高强度的工作以及长时间穿着防护服，加剧了防护服内部湿热舒适性的失衡，医务工作人员长时间穿着防护服成为一种心理和生理上的负担，甚至会有人对工作产生负面情绪，从而影响对患者的治疗。

服装材料的性能特点、结构设计以及穿着环境，三者都影响着防护服的湿热舒适性。在未来的医用防护服生产中，还要进一步研发兼具透气性能和防护性能的新材料以及新技术，生产出兼具防护性与透气性的新型医用防护服。

3 改善医用防护服湿热舒适性的技术与设计

3.1 非织造布

3.1.1 SMS复合非织造布

目前，大部分医用防护服的材料主要为非织造布 类[14]，SMS复合非织造布就是其中一种。将两种性能各异的非织造材料通过化学、机械等方法复合在一起，也就是纺粘-熔喷-纺粘复合非织造材料[15]。由3层材料组合而成，具有优良的拉伸强度与抗撕裂强度，具有优异的隔离过滤作用与透气性，大大改善了医用防护服面料的综合性能。但是，普通的SMS复合材料也有一定的缺陷，即防颗粒性能较弱[16]。所以，还需要经过“三局一抗”整理，才能达到医用防护服的性能要求。

3.1.2 闪蒸法非织造布

闪蒸法非织造布是由美国杜邦公司开发的一项专利技术[17]。采用干法纺丝技术，将高聚物等溶剂溶解并制成新的固化纤维[18]，用特殊的成形方法制得纤维。一般直径在0.1~0.3 dtex[19]的是一种超细纤维非织造布，在保障织物柔软性和轻薄特点的同时，有极强的韧性，拒水性、抗撕裂性以及透气性优异[20]。超细的纤维直径能够有效阻隔细菌、病毒，是非常理想的功能性面料，被广泛应用于功能性服装以及户外装备等领域。

3.2 异形截面纤维

异形截面纤维技术通过物理方法改变纤维横截面的形状，以此改变织物性能[21]。该技术被广泛应用于各个领域。不同横截面的纤维有不同的性能特点，目前，有潜力应用于医用防护服方向的主要有CoolDry、CoolMax、WellKey[22]3种纤维。由于织物横截面的形状不规则，织物的蓬松感强，耐磨性与透气性也随之增强[23]，穿着者汗液的蒸发速度加快，湿热舒适感得到改善。

3.3 单向导湿技术

单向导湿技术通过改变织物的纤维方向与密度[24]，加速衣物贴身层的热量与水分子流动，将湿气和热量快速扩散到衣物外层并进行蒸发与扩散[25]，达到内层疏水、外层亲水的效果。同时，外层织物能有效防止水分的反渗[26]。单向导湿技术能够快速将汗液转移蒸发，有效地减弱服装内部的黏腻感，改善医务工作人员的穿着体验。

参考人体汗液的分布情况，可在出汗量相对较多的腋下、腹部以及腰部[27]采用特殊面料以及工艺进行处理。例如，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室采用碳纳米管制成直径为5 nm的新型导湿微孔膜材料[28]，具有优秀的病毒屏蔽作用，可以嵌入智能调节温湿度的纳米防护材料进行生产，抵御病毒的传播，既能起到抗菌作用，也能保障体内热能量的循环，加快多余湿热量的扩散。

由上述材料介绍可知，改善医用防护服湿热舒适性的材料与技术已经有一定的基础，但是要真正改善防护服湿热舒适性需要多方面的协调与完善，更需要多方面的实验来验证技术的可行性、是否还有改进空间等。在国家的大力支持以及科研人员的不懈努力下，防护服市场协调医用防护服使用感与防护性能的新技术与材料，将会向更深层次快速发展。

3.4 结构设计思路

在版型设计方面，医用防护服的使用人群更加广泛，不同的体型身材有相应的尺寸，以避免大量面料堆积，能够更好地贴合人体。

改进防护服的内部设计构造，在防护服背部、胸部以及腋下的内层与外层之间添加液冷散热器装置，设置内外两条拉链，并在拉链处进行密封条处理，确保防护服的密封性。液冷散热装置可以根据人体部位产生的热量智能调节服装内部温度，该设计在很大程度上节省了成本，处理工艺简单，非常适合大规模生产。

4 结语

近几年，在科研人员的不懈努力与坚持下，我国的医疗卫生用品市场取得了重大突破。相信在未来，医用防护服技术与材料的研发将更加细化，研发出能够更好地改善湿热舒适性的新型材料与技术，保障医务工作人员的人身安全，同时也能够兼顾穿着时的舒适感，实现更加人性化的设计，更好地满足穿着者的使用需求，这也是医疗防护用品开发和设计的发展趋势。