CN101522230A - 结合有剪切增稠液体的外科和医疗服装及材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了外科袍服、外科手套或外科口罩形式的外科服装,在服装的内表面和外表面中的至少一个上结合有剪切增稠液体层,通过剪切增稠液体粘度的增大来防止服装被穿透。
Description
技术领域
本发明涉及外科服装和材料,其含有剪切粘稠液体以增大其抗穿透性,外科服装例如外科袍服、外科手套、伤口护理产品等。
背景技术
剪切增稠液体或STF是一类当往其上施加剪切力或将该液体暴露在电荷或磁场中时,电荷或磁场会导致液体内悬浮的磁-流变颗粒改变其取向并增加粘度,由此其粘性暂时或可逆增大的液体。然而,当除去诱发因素时,这种诱发的效果就会消失,同时液体回复到其正常粘度。
STF的性质及成分多种多样。通常,STF显示出特有的可以被称作非牛顿型流动的特性,其特征在于随着剪切力增加,其粘度显著增大。它们通常由直径小于100微米的胶体颗粒在各种介质中的分散体组成。合适的颗粒包括二氧化硅、碳酸钙、各种聚合物(包括但不仅限于聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯)的纳米颗粒或它们的共混物。分散介质性质上是水溶性或醇溶性的,并包括乙二醇、聚乙二醇或者硅基聚合物。配制物中也可以包含表面活性剂,以提高所述分散体的稳定性。构成所述液体的原料会影响STF的性质,尽管并不必然决定该液体所表现出的性质。其它性质如液体中的粒径和粒径分布,以及液体中的颗粒浓度决定着液体所表现出的性质。
STF已经在包括变速箱的液力耦合装置、车辆悬架系统等多个技术领域得到应用。也已经有教导将STF用于人体盔甲中,以增加其受高速物体如子弹冲击时的抗穿透性,同时使盔甲的柔韧性最大化并减轻重量-STF在静止状态时的低粘度使得盔甲能够弯曲,同时其受到子弹冲击所引起的非常高的剪切力时,粘度会立即增大,从而达到消散冲击物能量的效果,由此防止穿透。
发明内容
本发明提供一种外科服装或材料,其含有对服装或材料起防穿透作用的STF。
根据本发明的外科服装或材料有下列优点,即STF在其正常或者静止状态下的低粘度保证它不会增加服装或者材料的整体柔韧性,因此不会防碍穿戴者的自由活动或者穿戴者的触觉,这是很重要的,例如如果穿戴者是进行外科手术的外科医生。而且,优选的是STF重量轻,因此STF的添加不会对服装或者材料的重量有任何明显的影响。然而,另一方面,STF可变粘度的性质增大了例如针或其它尖锐工具的刺穿阻力,从而改善对穿戴者的保护。
适于实施本发明的外科服装包括但不限于外科袍服、外科手套、外科口罩等等,其可以通过许多已知技术制造,例如,就外科手套而言,可以通过浸渍、喷洒等。此外,可以用常规材料作为制造产品的“织物”,就手套而言,例如天然胶乳、脱蛋白的天然胶乳、基于各种的化学配制品的合成胶乳等等。
然后通过以下步骤将剪切增稠液体另外加入或二者选一地加入制品的内部或覆盖在其表面上:
●将完全成形的产品浸入剪切增稠液体中;
●在制造过程的中间阶段将产品浸入剪切增稠液体中;
●涂敷到产品外表面上;
●涂敷到产品内表面上;
●在产品制造的中间阶段涂敷,使之存在于产品内表面和外表面;
涂敷可能会受到包括浸渍和喷洒的涂敷技术的影响。
●将完全成形的产品用剪切增稠液体喷洒;
●在制造过程的中间阶段已经涂敷剪切增稠液体的产品;
在本发明的开发过程中,单层防弹材料(BRM)例如卡夫拉(Kevlar)可以被用在产品结构的内层和外层之间,所述BRM浸渍了剪切增稠材料。
在产品结构的内层和外层之间的位置中使用分散在剪切增稠液体中的防弹材料(BRM)(如卡夫拉)的单纤维也是可以的,所述BRM被浸渍了或未浸渍剪切增稠材料。剪切增稠液体-BRM基体以有效产生膜体系的方式应用,而BRM的涂敷通过浸渍、喷洒或其它传统制造方法在外表面、内表面、内外两表面或这些表面之间进行。
染料或其它着色介质可以同样有利地到加入剪切增稠液体的胶态分散体中,以便在手套表面被已经刺破时提供有意义的指示信号。这种效果还可以通过将剪切增稠液体混入含有半透明层和着色层的复合产品而实现,通过这种方式,着色层在被刺穿时变得更明显。
剪切增稠液体可以包含在产品的内表面和外表面之间,由此形成膜结构的形式,剪切增稠液体以溶液或凝胶形式存在于膜内,BRM的颗粒也可以分散在膜结构中。所述剪切增稠液体也可以装入胶囊,其仅在通过刺穿类型的方法刺破胶囊时,才变得具有活性。这样就可以提供给产品以常规的性质,该性质保持直到发生刺穿行为的时间点。
用在所述剪切增稠液体配制品中的胶体颗粒的浓度应适当选择,以防止在外科手术中产品的正常使用给一般活动带来阻力,如就手套而言正常的手动,当受到强度相当于穿刺过程或动作的适当的剪切力时,剪切增稠液体粘度增大。由于剪切增稠液体的性能随着颗粒材料的浓度而变化,所以保持颗粒浓度不变是很重要的。为了确保STF的浓度在正常使用中不发生变化,重要的是液体分散介质具有低的挥发性,即基本上为非挥发性,以便维持颗粒物质的有效浓度。同样优选的是,介质与正常使用中存在的其它液体不会相互作用。例如当使用中通常存在水介质时,重要的是STF不能有吸水的特性。就外科手套而言,在产品具有构成阻止水溶性有机物通过的功能的情况下,就可以使用疏水性的STF,以确保能够维持复合材料的阻碍性能。当使用膜在产品的外表面和内表面之间将STF封装时,优选该膜构成在产品使用中通常存在的其它液体的屏障。因此,液体不能通过所述膜是很重要的,即来自STF的液体不能通过膜、其它液体也不能进入产品而改变STF的总颗粒浓度。
剪切增稠液体可以被应用或者包含在商品结构的特定区域,特别是物品上那些容易被刺破的区域,例如就手套而言的手指末端、手掌等。
具体实施方式
在一个特别优选实例中,该产品是外科手套,但是如上所述,其它包括但不限于外科袍服的产品也是有可以的。基于与上述相同的理由,本发明的剪切增稠液体可以被结合到袍服结构中。
STF可以通过下列方式在袍服上形成或与其结合:
●由通常用于袍服制造的天然/合成材料形成的袍服,其中所述袍服的制造材料中已经浸渍过剪切增稠液体;
●涂敷到袍服的内表面;
●涂敷到袍服的外表面;
●涂敷到袍服的两个表面;
●仅用在袍服主体的表面;
●用在袍服的所有内部和外部表面。
通过所述的添加方法或者通过浸渍法,剪切增稠液体可以被用在由纤维材料、非纤维材料以及本质上是它们的混合物形成的袍服上。或者,这样的纤维与那些通常被用于袍服织物制造的纤维一样,也可以与防弹材料纤维混纺。
本发明同样适用于伤口护理产品,包括伤口敷料和支撑绷带以及这一类别的产品等等,以防止在闭合的位点发生进一步的伤害,或者,向使用支撑绷带的局部区域提供局部和功能性的支撑,其目的是例如为使用者运动的发生提供支撑,当所述区域是静止时则不提供支撑,由此减少穿戴这些服装时这些支撑不必要的放在固定位置上时所带来的血流压迫的机会。更特别地,作为绷带结构的一部分或在其结构内的剪切增稠液体会保持低粘度,直到发生物理运动,由此导致剪切增稠液体粘度增大,硬化绷带并提供功能性支撑和保护。相反地,停止上述运动时,剪切增稠液体的粘度又回到它之前的状态。
因此本发明进一步提供了一种医疗支撑结构,其至少包括含有剪切增稠液体的区域,当在使用中由于与其相连的部分运动而导致该结构运动时,所述剪切增稠液体增大粘度,从而增加结构的刚性,由此增加所述运动期间对该部分的支撑。
就这种产品而言,剪切增稠液体可以被注入到装置结构内加入的防弹材料的单层中。或者剪切增稠液体可以被注入到通常构成这些产品的普通纺织/非纺织的天然和合成材料中。或者,剪切增稠液体可以以凝胶的形式被包含在纤维的层之间。
Claims (12)
1.一种外科服装或材料,其含有对所述服装或材料起防穿透作用的剪切增稠液体。
2.权利要求1的外科服装,其形式是外科袍服、外科手套和外科口罩中的一种。
3.权利要求1或2的外科服装或材料,其中所述剪切增稠液体在所述服装或材料的内表面和外表面的至少一个上形成层。
4.权利要求1或2的外科服装或材料,其中所述剪切增稠液体在所述服装或材料的内表面和外表面之间形成中间层。
5.前述权利要求之一的外科服装或材料,其中所述服装或材料包括浸渍了剪切增稠液体的防弹材料层。
6.权利要求1-4之一的外科服装或材料,其中所述剪切增稠液体中分散有所述防弹材料的单纤维。
7.前述权利要求之一的外科服装或材料,其中所述剪切增稠液体包含着色剂材料,该着色剂材料在所述服装或材料被穿透时提供视觉上的指示。
8.前述权利要求之一的外科服装或材料,其中所述剪切增稠液体以溶液、凝胶和胶囊形式中的一种形式存在。
9.前述权利要求之一的外科服装或材料,其中所述剪切增稠液体仅存在于服装或材料使用中比较容易被刺破的特定区域中。
10.前述权利要求之一的外科服装或材料,其中所述剪切增稠液体中的液体/产品具有疏水性、非吸湿性中的至少一种性质,且被包含在不可透过的膜内。
11.一种医疗支撑结构,其包括至少一个剪切增稠液体的区域,当在使用中由于与该支撑结构连接部分的运动而导致支撑结构运动时,所述剪切增稠液体的粘度增大,从而增加该结构的刚性,由此增加在所述运动期间对该部分的支撑。
12.一种制造权利要求1-10之一的外科服装或材料、或者权利要求11的医疗支撑结构的方法,其中通过下述方法之一将所述剪切增稠液体结合到所述服装或材料上或者结合到服装或材料中:将完全形成的服装或材料浸入剪切增稠液体中、在制造的中间阶段将服装或材料浸入剪切增稠液体、将剪切增稠液体涂敷例如喷洒到完全形成的服装或材料内表面和外表面的至少一个上、和在制造的中间阶段涂敷例如喷洒剪切增稠液体,从而在完成的服装或材料中形成中间层。
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