新冠肺炎疫情到來(lái)前，美國(guó)擁有包括醫(yī)生、助理和護(hù)士在內(nèi)1300余萬(wàn)醫(yī)護(hù)人員受雇于家庭、醫(yī)院和緊急醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)。專用防護(hù)裝備就是這個(gè)龐大人群的保護(hù)罩。新冠肺炎疫情到來(lái)后，美國(guó)的醫(yī)用防護(hù)用品成為最緊俏的物資。

疫情下的醫(yī)用防護(hù)

醫(yī)護(hù)人員專用防護(hù)穿戴直接或間接地為新冠肺炎、艾滋病、禽流感、豬流感以及耐藥結(jié)核病等流行病的患者進(jìn)行護(hù)理時(shí)起到了極大的保護(hù)作用。專用防護(hù)穿戴還阻止了上述傳染病的進(jìn)一步傳播。醫(yī)護(hù)人員護(hù)理時(shí)必須穿戴專用防護(hù)裝備，以降低其護(hù)理的患者及自己、家人和所屬社區(qū)成員的發(fā)病率和死亡率，從而有效預(yù)防流行病的傳播。

在過(guò)去幾十年中，為研發(fā)專用防護(hù)穿戴，人們對(duì)大流行的傳染病原體從患者到醫(yī)護(hù)人員的傳播機(jī)制進(jìn)行了持續(xù)探索。研究發(fā)現(xiàn)，感染性病原體可通過(guò)呼吸器官和皮膚借助空氣和液體（水、血液等）以及黏膜（眼睛等）介質(zhì)傳染給醫(yī)護(hù)人員。因此，保護(hù)醫(yī)護(hù)人員的呼吸系統(tǒng)就顯得尤為重要。

新冠肺炎疫情大流行以來(lái)，全世界都在開展對(duì)各種專用防護(hù)穿戴裝備的研發(fā)并投入商業(yè)生產(chǎn)。常用的專用防護(hù)裝備包括醫(yī)用口罩、呼吸器、手套、長(zhǎng)袍和護(hù)目鏡。疫情期間，醫(yī)護(hù)人員必須使用如面罩、防護(hù)鏡等其他類型的專用防護(hù)裝備。其中，醫(yī)護(hù)人員經(jīng)常使用的防護(hù)裝備（醫(yī)用口罩、呼吸器、手套、長(zhǎng)袍等）主要以紡織品為主。

為更好保障醫(yī)護(hù)人員的職業(yè)健康和安全，美國(guó)業(yè)界意識(shí)到，進(jìn)一步研究呼吸與皮膚防護(hù)裝備領(lǐng)域已迫在眉睫，以幫助紡織或材料工程師研發(fā)高性能的呼吸與防護(hù)裝備。

防護(hù)裝備的前世今生

醫(yī)護(hù)人員需要佩戴包括醫(yī)用口罩、牙科口罩和呼吸器等不同類型的呼吸防護(hù)裝備才能挽救患者的生命。醫(yī)護(hù)人員使用醫(yī)用口罩已相當(dāng)普遍，但醫(yī)用口罩并非只是用來(lái)保護(hù)醫(yī)護(hù)人員免受傳染病的侵害，也是為了讓病人免受醫(yī)護(hù)人員咳嗽或呼出分泌物的影響。因此，口罩更適合用作呼吸防護(hù)裝備，特別是在可能含有大流行性和傳染性病原體的醫(yī)療環(huán)境中。

20世紀(jì)初，醫(yī)用口罩主要由可重復(fù)使用的多層棉紗制成。這種多層結(jié)構(gòu)使口罩防護(hù)性提高。然而，這種多層結(jié)構(gòu)的口罩影響了透氣性和舒適度。20世紀(jì)中葉，作為阻止空氣中致病微生物（如病毒、細(xì)菌和真菌）傳播的可靠方法，用玻璃纖維無(wú)紡制成的一次性口罩引入市場(chǎng)。20世紀(jì)90年代，不同類型的纖維（如聚丙烯和纖維素）也用于生產(chǎn)醫(yī)用口罩。

由不同纖維材料制成的口罩，防護(hù)效果各不相同。從高到低的纖維材料分別有聚丙烯、聚酯人造絲、玻璃纖維和纖維素。目前，對(duì)佩戴者皮膚造成刺激的玻璃纖維已很少使用。而具有高疏水性的聚丙烯是最常用的纖維，其芯吸能力可確保口罩和面部間干燥舒適，并形成小氣候?，F(xiàn)代醫(yī)用口罩通常由三層無(wú)紡布組成：罩網(wǎng)、過(guò)濾層和外殼織物。緊貼佩戴者皮膚的罩網(wǎng)是紡粘無(wú)紡布?jí)|。罩網(wǎng)和外層之間的過(guò)濾層是熔噴無(wú)紡布?jí)|，主要用于阻止有害的氣溶膠顆粒、微生物和體液浸入。過(guò)濾層的外層織物是暴露在環(huán)境中的最外層。該織物由紡粘無(wú)紡布?jí)|制成。

盡管最近研發(fā)的醫(yī)用口罩能有效隔絕空氣中較大微生物顆?；蚩人砸约按驀娞鐣r(shí)釋放的有害物，但卻很難阻止亞微米微生物或顆粒物的滲入。此外，醫(yī)用口罩并不能完全保證邊緣無(wú)空氣泄漏。因此，醫(yī)護(hù)人員若接觸到新冠、流感和艾滋病病毒等大流行性傳染病患者，這些口罩就無(wú)法真正杜絕疾病的傳播。

在20世紀(jì)末，專為醫(yī)療人員研發(fā)的空氣凈化微粒呼吸器誕生。該產(chǎn)品能有效過(guò)濾一切微生物，避免口罩邊緣的空氣泄漏。在佩戴時(shí)，建議使用鼻夾調(diào)整貼合佩戴。這有助于減少微生物或有害顆粒的侵入。

呼吸器的過(guò)濾功能

傳統(tǒng)的呼吸器包含四層或五層無(wú)紡布。這類設(shè)計(jì)讓兩層或三層由緊密堆積的超細(xì)纖維基熔噴無(wú)紡布制成，過(guò)濾器層夾在聚丙烯無(wú)紡布罩網(wǎng)和外層織物間。有些呼吸器的過(guò)濾層是由聚丙烯和帶電荷的纖維組合而成，這對(duì)呼吸器而言是一次額外升級(jí)。與標(biāo)準(zhǔn)聚丙烯過(guò)濾層相比，它能通過(guò)靜電將有害顆粒和微生物擋在過(guò)濾層外，因此擁有更高的保護(hù)效果。事實(shí)上，通過(guò)添加靜電放電纖維，過(guò)濾層在不影響保護(hù)效果的情況下會(huì)減低密度。這種空穴較小的結(jié)構(gòu)能為佩戴者提供更好的透氣性和舒適度。然而，需要注意的是，當(dāng)暴露在氣溶膠環(huán)境中時(shí)，這類纖維的過(guò)濾效率會(huì)隨時(shí)間的推移而降低，從而降低呼吸器的效果。

目前，美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全衛(wèi)生研究所（NIOSH）根據(jù)過(guò)濾效率和防油氣霧劑的能力對(duì)呼吸器進(jìn)行了統(tǒng)一分類。根據(jù)能過(guò)濾95%、99%和99.97%（基本上100%）的氣溶膠過(guò)濾效率，過(guò)濾器被分類標(biāo)記為95、99和100。通常使用最具穿透性的顆粒尺寸，即約為0.1～0.3微米的空氣動(dòng)力學(xué)直徑測(cè)試這3種過(guò)濾效率水平?？紤]到防油霧劑的效能，呼吸器可分為n級(jí)、r級(jí)和p級(jí)。呼吸器若不耐油，則為n級(jí)；呼吸器若對(duì)油有一定抵抗力，則為r級(jí)；如果呼吸器對(duì)油有很強(qiáng)的抵抗力，則為p級(jí)。若呼吸器的字母數(shù)字代碼是p100，則代表其可以過(guò)濾99.97%的空氣顆粒物，且對(duì)油有很強(qiáng)的抵抗力。因其價(jià)格低廉且使用方便，不需任何清潔和維護(hù)的一次性N95呼吸器成為醫(yī)護(hù)人員的普遍選擇。

綜上所述，盡管市面上有不同類型、不同效率的呼吸器，醫(yī)護(hù)人員仍有接觸空氣中微生物的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于全球范圍內(nèi)新出現(xiàn)的大流行傳染病新冠肺炎、埃博拉等疫情，現(xiàn)有的呼吸器也許不能完全隔絕空氣中的微生物。此外，使用者應(yīng)正確佩戴呼吸器，既能防止吸入微生物，又能保持舒適。糟糕的是，許多致病性微生物被截留在呼吸機(jī)的纖維材料中，即使在呼吸機(jī)處理后也能存活較長(zhǎng)時(shí)間。這些呼吸器的機(jī)械操作很有可能將被過(guò)濾的微生物轉(zhuǎn)移到其他介質(zhì)中，從而造成二次感染風(fēng)險(xiǎn)。

皮膚防護(hù)裝備

從提供治療和處理相關(guān)裝備到更換患者衣物、記錄治療等，醫(yī)護(hù)人員必須用手完成大部分（甚至全部）的日常工作。因此，他們的手很容易接觸到可能含有致病微生物的體液。為防止液體微生物傳播，自1890年起，佩戴無(wú)菌醫(yī)用手套已成為醫(yī)護(hù)人員的標(biāo)準(zhǔn)做法。200多年來(lái)，醫(yī)用手套的生產(chǎn)有了很大的改進(jìn)。目前，醫(yī)用手套通常由乳膠、丁腈橡膠、乙烯基或氯丁橡膠等制成的防水紡織聚合物制成，可避免醫(yī)護(hù)人員直接接觸受污染液體。一般來(lái)說(shuō)，這些手套分為檢查手套和手術(shù)手套。檢查手套通常用玉米淀粉潤(rùn)滑，使其佩戴舒適。然而，手術(shù)手套沒(méi)有潤(rùn)滑，若這樣，手術(shù)過(guò)程中患者可能吸入玉米淀粉并阻礙傷口愈合。盡管這是值得考慮的重要因素，但為了給醫(yī)護(hù)人員和患者提供最大限度的保護(hù)，手術(shù)手套應(yīng)該更精確地考慮佩戴者的適合度和尺寸。

和手一樣，醫(yī)護(hù)人員的其他身體部位也可能接觸到受污染的液體。為防止病原體的傳播，從19世紀(jì)初以來(lái)，醫(yī)護(hù)人員就開始使用專門的醫(yī)療防護(hù)服。這些長(zhǎng)袍通常由一塊長(zhǎng)布縫成，用斜紋帶綁在身后。傳統(tǒng)的醫(yī)療服裝為白色，代表純潔和善良。然而，為幫助醫(yī)生在手術(shù)期間恢復(fù)視力，手術(shù)服裝通常是綠色或藍(lán)色的。一次性醫(yī)療服由紙或薄塑料制成，可重復(fù)使用的醫(yī)療服通常由天然（如棉）或合成（如聚酯）纖維制成。這些纖維通過(guò)紡絲工序紡成紗，然后織成布，最后做成醫(yī)用防護(hù)服長(zhǎng)袍。

為給醫(yī)護(hù)人員提供更好的保護(hù)和舒適感，用于醫(yī)用長(zhǎng)袍的面料要求防水、透氣（水蒸氣滲透）。通過(guò)以下方法可以設(shè)計(jì)為防水透氣織物：（1）表面經(jīng)防水（硅酮或氟化學(xué)）處理的緊密編織（半籃、平紋或斜紋織物）織物；（2）無(wú)紡棉布上的微孔（孔徑＜2～3微米）膜或涂層（聚氨酯、聚四氟乙烯、丙烯酸或聚酰胺酸）；（3）親水膜或涂層（如聚氨酯基熱塑性彈性體）；（4）智能聚合物（形狀記憶聚氨酯）。除上述功能要求外，醫(yī)用防護(hù)服還必須確保無(wú)可存留傳染性微生物生長(zhǎng)的條件。上述功能可預(yù)防在重復(fù)使用時(shí)對(duì)醫(yī)護(hù)人員造成二次感染的風(fēng)險(xiǎn)。為此，抗菌染整（例如銀/金屬化合物整理、季銨化合物整理、N-哈拉明整理）通常應(yīng)用于生產(chǎn)可重復(fù)使用的醫(yī)用長(zhǎng)袍織物。

綜上所述，防水、透氣和抗菌織物生產(chǎn)醫(yī)用長(zhǎng)袍的技術(shù)應(yīng)用多種多樣。在選擇特定技術(shù)時(shí)，需要著重考慮如下幾點(diǎn)：（1）所需織物的物理和化學(xué)特性，包括厚度、孔徑和拒水性；（2）防護(hù)病原微生物的形狀、大小和其他如形態(tài)、運(yùn)動(dòng)性和對(duì)環(huán)境溫度的適應(yīng)等特征；（3）微生物液體載體的關(guān)鍵特性（表面張力、體積和粘度）；（4）構(gòu)成醫(yī)護(hù)人員環(huán)境相關(guān)的物理、化學(xué)和熱應(yīng)力等外部環(huán)境。

更深層次的見(jiàn)解

衛(wèi)生組織和管理機(jī)構(gòu)一般都要事先告知醫(yī)護(hù)人員，在敏感工作環(huán)境中使用呼吸和皮膚防護(hù)裝備的重要性。工作人員在職期間還應(yīng)參與有關(guān)呼吸和皮膚防護(hù)裝備穿脫方面的適當(dāng)培訓(xùn)。為有效預(yù)防新冠肺炎、埃博拉和其他病原體等新發(fā)傳染病，研發(fā)新型呼吸器和防護(hù)服的呼聲日益高漲，這是因?yàn)樾枨蟊┰龅木壒?。此外，人們呼聲高漲，即要求對(duì)在呼吸器和長(zhǎng)袍的尺寸及合身性進(jìn)行技術(shù)上的重新設(shè)計(jì)和評(píng)級(jí)中加入面部結(jié)構(gòu)、人體測(cè)量和佩戴者的舒適性等考慮因素。最后，新開發(fā)的呼吸器和防護(hù)服材料應(yīng)減少二次感染概率。總而言之，美國(guó)防護(hù)服的研發(fā)之所以著重于高性能呼吸性和防護(hù)性，是因?yàn)楝F(xiàn)有的防護(hù)裝備并不能完全適用于醫(yī)護(hù)人員所需，尤其不適用于新冠肺炎疫情下的需求。