CN101979745A - 机械牢固的吸收性无纺纤维垫 - Google Patents

Abstract

本发明总体上涉及液体捕集装置，其具有吸收液体的能力。更具体地，本发明涉及液体捕集装置，其包括吸收成分、与其流体连通的亲水性弹性纤维成分和任选的粘性成分。本发明也涉及液体捕集装置，其具有吸收液体的能力，同时保持合适的机械强度。此外，本发明总体上涉及制造和使用前述装置和材料的方法。

Description

机械牢固的吸收性无纺纤维垫

本申请为分案申请，原申请的申请日是2006年5月16日、申请号是200680024204.2(PCT/US2006/018846)、发明名称为“机械牢固的吸收性无纺纤维垫”。

背景技术

本发明涉及机械牢固的吸收性材料。更具体地，这样的材料包括至少一种亲水性弹性纤维成分(hydrophilic elastomeric fibrous compent，HEFC)和至少一种吸收成分(absorbent component)。另外，一些实施方式可进一步包括粘性成分(adhesive component)。HEFC可包括嵌段共聚物，其中所述嵌段包括弹性嵌段和亲水性嵌段。可选地，HEFC可包括亲水性聚合物和弹性聚合物的混合物或固溶体。该吸收成分一般在物理上接近HEFC，从而与其发生流体连通。一般而言，该系统以如下方式运行：HEFC吸收液体并将其转移到吸收成分，该液体被捕集和/或结合到吸收成分里。还包括粘性成分的实施方式可被适当地固定到液体将要被吸收的位置上。

对于制造与本发明相容的纤维来说，各种方法在纺织领域是已知的。熔体喷射(melt-blowing)、气体喷射纳米纤维(nanofibers-by-gas-jet，NGJ)、电纺(electrospinning)是这些技术的非限定性实例。在熔体喷射法中，熔融聚合物或其它成纤材料流典型地被挤压到气体喷嘴中形成纤维。得到的纤维的直径典型地在1,000纳米以上，以及更典型地直径在10,000纳米以上。依照NGJ技术形成直径在3,000纳米以下纤维的技术和装置在美国专利号6,382,526和6,520,425中予以描述，并且因此这些专利被引入其全部以作参考。这里以及通篇该申请中，当本申请与以参考并入的文件之间存在不一致时，遵循本申请。

能成纤的液体和/或溶液的电纺(即静电纺丝)在本领域是熟知的。电纺已经在许多专利以及科学文献中被描述。电纺方法总体上涉及在液体表面上产生电场。所产生的电力产生了带有电荷的液体射流。因此，该液体射流可被吸引到具有合适电势的其它带电物体上。当液体射流伸长并行进时，液体射流内的成纤材料干燥并硬化。通过各种方式可促成伸长的液体射流的硬化和干燥，所述方式非限定性地包括：冷却液体；溶剂蒸发(即物理诱导的硬化)；或通过固化机理(即化学诱导的硬化)。所产生的带电纤维在合适定位的、带相反电荷的接受器(receiver)上被收集并且需要时从其上面接着被去除，或者直接被施加到带相反电荷或接地广义目标区上。

此方法所产生的纤维已经被用在各种用途中，并且从美国专利号4,043,331中可得知其在形成适合用于伤口敷料(would dressing)的无纺垫方面特别有用。在伤口敷料中使用电纺纤维的一个主要优点是：非常细的纤维可被生产，其直径通常在大约50纳米至大约25微米的数量级，以及更有利地，在大约50纳米至大约5微米的数量级。这些纤维可被收集并形成任何期望形状和厚度的无纺垫。将要意识到的是，由于纤维具有非常小的直径，可以生产具有非常小的空隙和大的每单位质量表面积的垫。

如美国专利号4,043,331所公开，使用这些聚合纤维无纺垫制成的医用敷料可具有特别的优点，这些优点取决于所使用的聚合物或多种聚合物的类型。水可湿性或亲水性聚合物例如聚氨酯可被使用。可选地，非水可湿性或至少弱疏水性的聚合物例如饱和聚酯可被使用。在敷料是用可湿性聚合物制成的情形下，从伤口中溢出的血液或血清倾向于渗透该敷料，并且高表面积促进凝结。这样的敷料可被用作中止出血的紧急敷料。另一方面，在敷料是用非湿性聚合物制成并且纤维之间的空隙足够小的情形下，即所述空隙在大约100纳米以下的数量级，包括血液在内的组织流体倾向于不渗透进该敷料。因此，该流体被保留在伤口附近，凝结将在此发生。由于不存在渗透到敷料材料里的血液凝结，有利于此敷料随后的去除。另外还有，美国专利号4,043,331提出，这样的敷料具有这样的优点：它们通常是足够多孔的，以允许在大气和伤口表面之间进行氧气和水蒸气的交换。

除了关于纤维的直径或由纤维产生的任何无纺垫的形状、厚度或孔隙率具有可变性之外，能够电纺该纤维也允许在该纤维的组成、其沉积密度和其固有强度上可控的变化。上述美国专利表明，用其他材料对无纺垫后处理以改变其特性也是可能的。举例来说，使用合适的粘合剂可增强垫的强度，或者通过使用硅树脂或其它防水材料如全氟甲基丙烯酸烷基酯对垫进行后处理可增强防水性。可选地，通过使用聚四氟乙烯(PTFE)纤维可增强强度。

通过改变要形成的纤维的组成，可以得到具有不同物理或化学特性的纤维。这是可以实现的：或者通过将含有多种成分的液体纺丝，其中的每种成分可赋予成品一个期望的特性，或者通对从多种液体原料同时纺丝不同组成的纤维，其然后被同时沉积，以形成垫。现有技术中也已知：在电纺过程中分子、颗粒、液滴可结合到电纺纳米纤维中。当然，得到的垫由不同材料的紧密混合的纤维组成。

通常，使纤维制品湿润损害强度。这在例如尿布、棉球和类似物的应用中特别成问题，因为这些应用需要强度和吸收能力两方面。现有的专利和印刷出版物公开了这种吸收问题的各种解决方法，但是每一个都与本发明截然不同，如本文将要清楚说明的。

举例来说，在本领域可利用的一种选择是生产具有多个不同材料纤维层的垫。举例来说，可湿性和不可湿性聚合物提供不同的特性。可湿性聚合物倾向于高吸收但是提供相对不耐用的垫，而不可湿性聚合物倾向于是非吸收性的但提供相对牢固的垫。单个或多个可湿性聚合物层赋予制品相对高水平的吸收性，而一个或多个非湿性聚合物层赋予相对高水平的强度。使用这样的层状结构具有这样的缺点：疏水层可形成液体的屏障，并且妨碍了可湿层的液体吸收。此外，液体吸收后，可湿性聚合物层将变弱，并且错位、松弛甚或层的分离可能发生，可能使该制品的结构破坏。

美国专利号4,043,331提出，包括多种有机材料即聚合材料的纤维的牢固无纺垫可通过从由该材料或其前体组成的液体中静电纺丝该纤维来生产。这些纤维被收集到合适的带电接受器上。然后在接受器上形成的垫或衬里可被转移，并且单独使用或者与其它以前构建的组件——例如，举例来说，纺织纤维垫和支撑层——一起使用，以使伤口敷料具有期望的特点。举例来说，在生产伤口敷料中，另外的支撑或加固，例如纤维垫或衬里，或支撑层可能是需要的，以使伤口敷料粘附到皮肤上并且提供给该伤口敷料其它的期望特性。作为实例，无纺纤维的垫或衬里可含有具有杀菌或伤口愈合特性的材料。在生产这样的伤口敷料中，对已经形成的无纺垫进行表面处理也可提供附加的益处。然而，美国专利号4,043,331没有提供仅粘合到未受伤皮肤上的医用敷料。它也没有提供能粘附到患者的所需区域的单一成分的敷料，或由组成沿长度变化的复合纤维构成的敷料。

在伤口上就地静电纺丝伤口敷料也已经在PCT国际公布号WO98/03267中被描述。在这样的用途中，身体本身是接地的并且充当电纺纤维的接受器。这种合成伤口敷料的方法使得与绷带和纱布的贮藏和制备相关的一些问题得以解决。众所周知的是，举例来说，纱布和绷带必须贮藏且保持在无菌环境中，以便在治愈伤口中给予最大的保护。如果该纱布或绷带不是无菌的，这些产品几乎不利于保护伤口。从无菌液体中在伤口上就地电纺伤口敷料消除了这些问题。

国际公布号WO 01/27365，其公开内容在此引入其全部以作参考，描述了电纺纤维，其含有亲水性聚合物、至少弱疏水性的聚合物和任选的pH调节化合物的基本均一混合物。这些纤维可被直接沉积到其意欲使用的区域上，而不是首先将该纤维施加到暂时的带电接受器，或者使其经历其它中间制造步骤。然而，得到的纤维没有提供仅粘附到未损伤皮肤上的敷料。

国际专利申请WO 2005/016205提供用纤维基质制成的吸收芯，其中该基质用可伸缩增强构件例如稀纱布(scrim)来增强，其中该纤维被固定到该增强构件上。这与本发明部分地不同，因为该增强构件与纤维基质是完全分开的部件。相反，在这方面本发明是自增强(self-reinforcing)的，它将亲水性特征和弹性特征结合到一个纤维垫中。本发明所述的纤维垫的强度不依赖于对分离主体例如稀纱布的固定。此外，该‘205出版物没有如本发明一样公开与纤维成分分开的吸收成分的使用。

因此，本领域需要吸收、液体捕集的装置，其包括亲水性弹性纤维成分，其物理上接近吸收成分，使得与其发生流体连通。此外，需要这样的布置，其中一种或多种液体进入纤维成分，所述纤维成分将液体转移到吸收成分，由此捕集液体。

发明概述

本发明总体上涉及吸收材料(absorbent materials)，其在湿润的时候保持机械强度。更具体地，这样的材料包括至少一种亲水性弹性纤维成分(HEFC)和至少一种吸收成分。在一些实施方式中，本发明可进一步包括粘性成分。该HEFC可包括嵌段共聚物，其中所述嵌段包括弹性嵌段和亲水性嵌段。仍是在其它实施方式中，该HEFC可包括亲水性聚合物和弹性聚合物的混合物或固溶体。该吸收成分一般在物理上接近该HEFC，使得与其发生流体连通。该HEFC和吸收成分的组合可被布置到纺织垫或无纺垫或任何其它适当的形式上。粘性成分可被置于该垫的一个或多个表面上，因此使其能够被固定到目标上，例如患者的伤口。

在一个实施方式中，本发明涉及液体捕集装置，其包括：吸收成分；和亲水性弹性纤维成分，其中该吸收成分和亲水性弹性纤维成分在物理上是接近的，因此发生流体连通，并且其中该吸收成分比亲水性弹性纤维成分具有更强的吸收能力。

在另一个实施方式中，本发明涉及制备液体捕集装置的方法，其包括：从包含产生亲水性产生弹性的成分(hydrophilogenicelastomerogenic compent)和吸收成分的溶液纺丝至少一种纤维，其中该纤维包括吸收成分，其物理上接近该产生亲水性产生弹性的成分，从而与其发生流体连通。

在另一个实施方式中，本发明涉及使用液体捕集装置的方法，其包括放置液体捕集装置与至少一种液体接触的步骤。

在另一实施方式中，本发明涉及吸收液体的机构，其包括流体传导机构和吸收机构，其中在吸收一种或多种液体之后，所述吸收机构保持对拉伸应力的抵抗性。

在另一实施方式中，本发明还涉及包含一种或多种纤维的无纺纤维组件，其中所述纤维包括：粘性成分、弹性成分和亲水性成分。

仍是在另一实施方式中，本发明涉及制造无纺纤维组件的方法，所述方法包括：提供至少一种成纤材料；和从该至少一种成纤材料制成至少一种纤维，其中所述至少一种成纤材料包括粘性成分、弹性成分和亲水性成分。

仍是在另一实施方式中，本发明涉及治疗患者的方法，其包括：将无纺纤维组件施加到患者的预定区域上，其中该无纺纤维组件含有一种或多种纤维，所述纤维包含粘性成分、弹性成分和亲水性成分。

仍是在另一实施方式中，本发明涉及形成至少一种复合纤维的设备，所述纤维包括亲水性成分、弹性成分和粘性成分，其中该设备包括：用于容纳多种成纤材料的多个贮存器；多个阀，每个独立地与贮存器相连通；和与所述阀连通的成纤装置，其选自喷丝头、NGJ喷嘴和电纺装置。

附图说明

图1是根据本发明所述用于制成复合纤维的装置示意图；

图2是拉伸测试样品图；

图3是润湿前纤维垫的电子显微照片；

图4是润湿并重新干燥后纤维垫的电子显微照片；

图5是在液体为水或尿的情况下平衡吸收能力对吸收剂百分含量的图；

图6是湿/干面积比和厚度比对吸收剂百分含量的图；

图7是关于各种吸收剂百分含量的应力对应变图；

图8是湿状态和干状态下弹性纤维垫的应力对应变图；

图9是根据本发明的实施方式所述的用于制成复合纤维的装置示意图；

图10是显示本发明所述纳米纤维组件的吸收能力的图；和

图11是本发明所述纳米纤维组件的应力-应变曲线。

发明详述

本发明总体上涉及吸收材料，其在湿润的时候保持机械强度。更具体地，这样的材料包括至少一种亲水性弹性纤维成分(HEFC)和至少一种吸收成分。在一些实施方式中，本发明可进一步包括粘性成分。该HEFC可包括嵌段共聚物，其中所述嵌段包括弹性嵌段和亲水性嵌段。可选地，该HEFC可包括亲水性聚合物和弹性聚合物的混合物或固溶体。该吸收成分一般在物理上接近该HEFC，使得与其产生流体连通。该HEFC和吸收成分的组合可被布置到纺织垫或无纺垫或任何其它适当的形式上。

在一个实施方式中，本发明所述的HEFC可起到导管的作用，其将液体传送到吸收成分上，该液体将被捕集到该吸收成分上。因此，在其提供流体流动工具的方面，该HEFC以芯(wick)的方式起作用。这种芯吸特性连同该HEFC和该吸收成分之间在吸收容量和速度上的差别导致向该吸收成分的净流体流。也就是说，因为该HEFC既比该吸收成分吸收得快又具有较小的容积，所以它倾向于更快地达到其容积。因此，倾向于存在从该纤维到该吸收成分的净流体流。

总体上，本发明以下面的方式运行。包括该HEFC和吸收成分的纤维垫被放置为与要吸收的液体流体连通。该HEFC吸收液体并将其转移到捕集流体的吸收成分上。该纤维成分的弹性特性用于容纳该吸收成分的膨胀，而不会导致该纤维成分的破裂。根据本发明，该纤维成分伸长以容许由于该吸收成分吸收液体而引起的尺寸变化。此外，一些实施方式可包括粘性成分，以将该纤维垫固定到一物体上，一种或多种液体将从该物体被吸收。

如本文所使用，术语吸收剂包括能够用液体润湿的化合物/物质。如本文所使用，术语弹性体包括任何聚合物材料，其在负载下能弹性变形并且当去除负载时能基本上恢复到其原来的形状。如本文所使用，术语亲水性包括能吸收含水或另外的极性液体。材料可同时是弹性体、亲水性的和吸收剂。如本文所使用，术语超级吸收剂(super-absorbent)包括能吸收大约50倍于其自身重量的液体或更多液体的任何材料。非限制性地，超级吸收剂可以是有机聚合物和多孔粘土。如本文所使用，术语“吸收能力(absorbency)”是指单位质量吸收装置所保留的液体质量，包括结构成分和吸收成分。一般地，在本文所指的吸收能力是平衡值。如本文所使用，术语“吸收”的名词形式包括所吸收的液体的量。如本文所使用，“纤维组件(fiber assembly)”包括至少一种纤维，其与至少一种吸收成分流体连通。

如本文所使用，产生弹性的(elastomerogenic)指的是化合物形成弹性体的能力。类似地，如本文所使用，产生亲水性的(hydrophilogenic)指的是化合物形成亲水性聚合物的能力。尽管术语产生弹性的和产生亲水性的描述了来自它们本身下游的材料的弹性和亲水性特性，但产生弹性和产生亲水性的材料也可以是亲水性的和/或弹性的。举例来说，产生亲水性的材料本身可以是亲水的；然而，不要求产生亲水性的材料是亲水性的。对于产生弹性的材料而言亦然。

如本文所使用，亲水性弹性纤维成分指的是液体-芯吸构件(liquid-wicking member)，其具有吸收液体和充当将这样的液体传送至另一材料的导管的能力。术语“HEFC”的单词顺序没有意义。特别地，它不表明该材料主要是亲水性的还是主要是弹性的。举例来说，短语弹性亲水性(elastomeric hydrophilic)纤维成分等同于亲水性弹性(hydrophilic elastomeric)纤维成分。该单词顺序的每个其它的排列亦然。同样地，术语产生亲水性产生弹性成分等同于产生弹性产生亲水性成分。

该HEFC可包括任何亲水性弹性材料，只要它能够：(1)被纺成纤维，而且(2)吸收和芯吸液体。有利地，这样的材料也能经受住该吸收成分尺寸变化所产生的应变。本发明范围内的材料可以是产生弹性亚成分(subcomponent)和产生亲水性亚成分的掺合物、混合物或固溶体。可选地，这样的材料可以是弹性基体(mers)和亲水性基体的共聚物，例如无规共聚物、嵌段共聚物和其类似物。在另一个实施方式中，本发明也可包括这样的共聚物，所述共聚物除弹性和亲水性成分之外还包括粘性成分(一种或多种)。

另外还有，在本发明范围内用于形成该HEFC的材料包括均聚物，所述均聚物中的成分既是亲水性的又是弹性的。在本发明范围内的具体材料非限定性地包括：玉米蛋白、聚酯弹性体、聚二甲基硅氧烷、亲水性醚酯共聚物弹性体、硅树脂聚乙二醇共聚物(silicone-co-polyethyleneglycol)弹性体、聚丙烯酸酯、热塑性聚氨酯、醚氨基甲酸乙酯共聚物(poly(ether-co-urethanes))和聚氨酯。特别有利的材料非限定性地包括醚氨基甲酸乙酯共聚物和聚氨酯。

任何吸收材料可被用作本发明所述的吸收成分，只要它能在物理上接近该HEFC，以便与其产生流体连通。一般地，这意味着该材料必须可被含水的或另外的极性液体润湿。更具体而言，有利地，本发明范围内的材料相比HEFC，每单位质量具有更大的液体容积。与该HEFC相反，对于该吸收成分的效力来说，特定的形态不是必需的。举例来说，该吸收成分可以是，非限定性地，不规则的、无定形的、球状的、伸长的、纤维状的、方位角的、椭圆体的或球面的。此外，对于该吸收材料的性能来说，特定的应力-应变关系不是必需的。因此，该吸收材料可以是，非限定性地，基本上是刚性的、易弯的、弹性的、凝胶状的、流动的或易脆的。吸收材料非限定性地包括：聚酯、聚醚、聚酯-聚醚、带有侧酸基(pendant acid)或羟基侧基(pendant hydroxyl)的聚合物、聚硅氧烷、聚丙烯酰胺、高岭土、蛇纹石、绿土、海绿石、绿泥石、蛭石、铝镁土、海泡石、水铝英石和伊毛缟石(imogolite)、聚丙烯酸钠和2-丙烯酰胺/2-丙烯酸共聚物(2-propenamide-co-2-propenoic acid)。特别有利的材料非限定性地包括聚丙烯酸钠和2-丙烯酰胺/2-丙烯酸共聚物。

该吸收材料可具有多种吸收能力的任何一种；然而，有利地，该吸收材料具有比该HEFC更大的吸收能力。更有利地，该吸收材料是超吸收性的。

该吸收成分可以以任何方式被分布，只要它在物理上接近该HEFC，从而与其产生流体连通。举例来说，该吸收材料可被涂覆到该HEFC的表面上。更具体地，它可以被物理吸收或化学吸收到该HEFC表面上，或者它能以任何其它合适的方式被固定到该表面上。在另一个实施例中，该吸收材料可以是被机械捕集或缠绕到该亲水性弹性纤维里。可选地，所述吸收成分可以被嵌入HEFC中。另外，前述布置的任何组合也在本发明的范围内。

根据该吸收成分的物理特性，任何前述分布可以是有利的。举例来说，如果该吸收成分有脱落的趋势，将其嵌入该HEFC里而不是将其固定到该纤维表面上可能是有利的。另一方面，如果该吸收材料可被稳固地固定到该亲水性弹性纤维的外表面上，那么该纤维可以用该吸收剂涂敷而不是将其嵌入到该纤维里。此外，如果从该纤维到该吸收材料的传质速率很慢，以致使吸收受到不可接受的阻碍，那么相比于嵌入，将该吸收成分涂到该纤维上可能是有利的。此外，任何前述分布的一种或多种可以以其任意组合的方式被使用。

在一个实施方式中，亲水性材料的溶液与弹性材料溶液相混合，并且然后两者的混合物被纺丝，产生包括两种材料都在内的纤维。以这种方式制备的纤维可具有均一的组成，其中该弹性和亲水性材料被均匀分布。可选地，该纤维可包括界限明确的相，或者该纤维的一部分可以是均匀的固溶体而一部分可以是相分离的。在另一个实施方式中，该纤维可包括嵌段共聚物，其中该嵌段进一步包括弹性嵌段和亲水性嵌段。这些嵌段可被不规则地布置或以多种合适方式的任一种布置。

如上所述，本发明的实施方式可提供这样的无纺纤维组件，其包括至少一种纤维，并且含有任选的粘性成分、弹性成分和亲水性成分。该至少一种纤维可包含一系列链段，例如主要甚或全部是粘性成分的链段、主要或全部是弹性成分的链段、以及主要或全部是亲水性成分的链段。当该至少一种纤维具有这样的成分布置时，根据特定应用的需要，这些不同的链段可以以许多顺序的任何一种来布置。可预见的是，特别有用的布置将包括至少主要是粘性成分的链段，其位于至少主要是亲水性成分的链段的邻近，所述至少主要是亲水性成分的链段又位于至少主要是弹性组分的链段的邻近。该复合纤维也可包括位于纤维链段中的两种或多种成分。每个链段的组成和链段的数目在纤维的长度范围内也可改变。此外，链段之间的过渡可以是平缓的或突然的。可选地，该纤维的组成在纤维的长度范围内可以是不变的。无纺纤维组件也可包括多种纤维，其中不同的纤维单独或组合地提供每种成分。

根据本发明含有粘性成分的实施方式，制备无纺纤维组件的方法包括以下步骤。形成至少一种纤维，所述至少一种纤维含有粘性成分、弹性成分和亲水性成分。该至少一种纤维可通过任何与该纤维或多种纤维的每个成分相容的技术来形成。预见到的是，根据本发明所述的含有粘合剂的实施方式，熔体喷射、NGJ技术和电纺是形成纤维的适合方法。电纺提供了特别的益处。纤维也可通过其它技术形成，包括相分离、孔内浇铸(casting in pores)以及膜分切(slitting of a film)。

当具有很小直径的纤维被形成时，具有很小空隙和高表面积的纤维垫被生产。根据本发明所述的无纺纤维组件可用在但不限于医用敷料、尿布、女性卫生用品、皮肤用的吸收毛巾或擦拭物以及治疗和预防用物质的经皮或口服输送系统。也被预见的是，该无纺纤维组件也可被用于其它目的，例如燃料电池中的溢漏处理、水的运输和处理，以及用于收集和运输来自聚结过滤器的水或其它流体。

当该无纺纤维组件形成医用敷料时，得到的医用敷料是微孔的并且透气的，但是耐高气流。这些是医用敷料重要且期望的特性。一般地，采用这样的技术生产的医用敷料的孔径大小在大约50nm至大约1000nm的范围内，或者100nm至750nm，或者250nm至500nm，甚或300nm至400nm。此处，正如本说明书的各个地方，这些范围可以结合。在一些实施方式中，本发明所述的孔足够小以保护伤口，以防细菌通过气溶胶颗粒捕获机制而侵入。此外，在一些实施方式中，这样的孔也可阻碍病毒颗粒穿过该敷料进入到该伤口。

对于有效的流体吸收和经皮传输来说，本发明所述的无纺垫或纤维垫有利地具有至少大约5m²/g的高表面积，以及更有利地，大约100m²/g。该高表面积也可赋予该敷料高的止血潜力。

当被用作医用敷料时，本发明所述的无纺纤维组件提供了比商业防渗膜敷料更大的水蒸气透过率，其被表达为水蒸气通量(water vaporflux)。在一个实施方式中，电纺纤维垫形成医用敷料，其具有比固体膜防渗敷料大至少大约十倍的水蒸气通量。有利地，该医用敷料提供比商业防渗膜大至少大约30倍的水蒸气通量。更有利地，该医用敷料提供比商业防渗膜大至少大约30倍的水蒸气通量。

该敷料的纤维的合适厚度取决于这些因素，例如所用的成纤材料、该纤维的直径、该纤维的结构布置、该纤维所形成的孔的大小以及空气渗透和保护免受污染的期望程度。举例来说，当在小到大约0.1g/m²的涂布水平下应用时，该纤维可形成医用敷料。该纤维也可在大约0.1至大约100g/m²的涂布水平上应用。在一个厚度下，对于直径在大约0.5μm至大约20μm之间的气溶胶来说，该医用敷料的纤维提供97％以上的过滤效率。在另一厚度下，对于直径在大约0.1μm至大约20μm之间的气溶胶来说，该纤维提供97％以上的过滤效率。该纤维也可在这样的厚度下应用，该厚度对于直径在大约0.5μm至大约20μm之间的气溶胶甚或直径在大约0.1μm至大约20μm之间的气溶胶提供了基本完全的过滤。

在该医用敷料对污染提供有效的屏障的同时，它还允许空气流通。相比于不允许气流进入保护区域的伤口敷料，这允许氧气透过该敷料并且接触伤口、烧伤或其它保护区域，从而使其加速愈合并且降低感染的可能性。在一个实例中，该医用敷料具有大约5×10⁹m^-1以下的气流阻力。有利地，该医用敷料具有大约2×10⁸m^-1以下的气流阻力。在另一个实例中，该医用敷料具有大约2×10⁷m^-1以下的气流阻力。

本发明所述的纤维和最终的医用敷料和其它无纺纤维组件是轻质的、氧气和水分可渗透的，然而可防止遭受空气传播的污染物，例如灰尘、微生物和/或其它传染物质。该纤维垫纤维将治疗用添加剂传输并送达伤口位置的能力也是重要的。通过选择聚合物载体、无纺纤维板的密度和厚度和/或不同纤维垫纤维组成的分层，可控制这种传输和送达添加剂的能力。

关于在医用敷料中使用的纤维，应当理解的是，该纤维可以是干的并且形成牢固的纤维垫。然而，在一些情况中，湿纤维可被使用。尽管湿纤维可以是牢固的，但湿纤维一般比干纤维更软并且更好地贴合其被应用的基底表面。其它的优点可包括先前在上面与美国专利号4,043,331相关的讨论中所述的那些优点。在任何情况下，将本发明所述纤维直接形成到伤口表面上的能力可以提高该纤维组成上的柔韧性、改进纤维垫的孔隙率以及改进其强度，均是以廉价且及时的方式。此外，通过直接将纤维施加到伤口上，有利地，该纤维可被放置与整个伤口表面进行紧密且成形地接触，即使健康组织位于伤口内的深处。当该敷料被更换时，这使得能从伤口内的深处有效地去除死细胞、流体或细菌，因此降低或消除了对伤口清创的需要。与伤口表面直接接触也将使得向伤口的药物传送得以改善。最后，应当意识到，直接应用为纤维并因此为敷料提供了改进的以及事实上固有的无菌性，从而消除了进行伽玛辐射或者其它处理以给该敷料材料消毒的需要。此外，可控的臭氧的产生和其它活性种类可被用于协助杀菌。

然而，在伤口上就地电纺伤口敷料将可以使用的溶剂的类型仅仅局限于那些与敷料所应用的皮肤或其它组织相容的溶剂。这样的溶剂的实例包括水、醇类和丙酮。同样地，因为可用溶剂的类型被限定，所以可与聚合物一起被使用的添加剂例如吸收剂、杀菌剂和抗生素的类型，也被限于那些在所用的特定溶剂中可溶的或形成稳定分散体的那些添加剂。类似地，可被使用的聚合物的类型也被限于那些在皮肤或组织-相容的溶剂中可溶的聚合物。生物相容性聚合物/溶剂组合包括，例如聚氮丙啶/乙醇、聚乙烯吡咯烷酮/乙醇、聚环氧乙烷/水，以及聚(2-羟基甲基丙烯酸酯)/乙醇加酸(poly(2-hydroxymethacrylate)/ethanol plus acid)。尽管来自这样的组合的纤维在其纺织状态是非反应性的，但将该纤维暴露于来自伤口或外部来源的流体，可能会使该处的pH从中性或接近中性的pH变化为酸性或碱性的pH，这取决于该纤维的组成。举例来说，当聚氮丙啶纤维被暴露于流体时，它将参与质子转移，在接触该聚合物的流体中导致碱性的pH。

在一个实施方式中，该敷料也包括闭孔泡沫塑料，以保护治疗区域免受机械扰动和/或提供热绝缘。

本发明所述包括粘性成分的实施方式可包括至少一种纤维，其由多种亲水性聚合物、弹性聚合物和具有粘合特性的聚合物中的任何一种的混合物形成。该成纤材料可任意地与多种医疗上重要的伤口治疗药品中的任何一种进行掺合，所述伤口治疗药品包括止痛剂和其它药用或治疗用添加剂。适合电纺成为纤维的这种聚合物材料可包括，例如那些可吸收或可生物降解的惰性聚合物质，其与所选的有机或含水溶剂充分地反应，或者其迅速干燥。基本上，可以使用任何有机或水溶性的聚合物，或者这样的聚合物与适于伤口局部治疗的可溶或不可溶的添加剂的分散体。当被用在除了医用敷料之外的应用中时，其它添加剂可被使用。举例来说，在泄漏处理应用中，用于吸收特定类型化合物的颗粒可被封装在一种该聚合物成分中。举例来说，用于控制疏水性化合物的泄漏的无纺纤维组件可含有吸收疏水性化合物的化合物，其被封装在该组件的一种聚合物成分中。

本发明的敷料可包括为弹性和亲水性或疏水性的纳米纤维与所粘附的亲水性颗粒的混合物。举例来说，

聚合物(GrainProcessing Corp.，Muscarine，IA)可被结合到高亲水性绷带里，所述高亲水性绷带在水中可占据其干重的60倍或更多。这样的弹性、含水伤口敷料可提供水贮存器，并且支持由绷带的交替压缩和膨胀而驱动的流体流动。这样的敷料材料也可提供治疗用物质向伤口处的传输，以及可溶性或水可传输的愈合副产品离开伤口的传输。

可预见的是，根据特定类型用途的特殊要求，该无纺纤维组件中的每种成分的比例可变化。也可预见的是，该敷料中每种成分的比例在该无纺纤维组件本身内可以变化，使得该组件在一个表面上的组成与该组件在另一表面上的组成不同。举例来说，主要是由弹性聚合物制成的一种或多种纤维可形成距离伤口最远的敷料表面。在这部分敷料中，纤维中存在的弹性聚合物的百分含量可接近并包括100％。在该敷料的内部，可存在一种或多种含有增加量的亲水性聚合物的纤维。在这部分敷料中，纤维中存在的亲水性聚合物的百分含量可接近并包括100％。该部分敷料的厚度也可根据特定应用的期望需要而变化。要被放置为与患者接触的敷料表面上的纤维(一种或多种)可含有增加量的具有粘合特性的聚合物。在这部分敷料的纤维中使用的粘性聚合物的百分含量将随着对干粘合(aggressive adhesion)或非干粘合(non-aggressive adhesion)的需要而变化，但是可接近并包括100％。从一种类型聚合物向另一种的过渡可以是逐渐的，在该敷料内没有产生明显的纤维类型层，或者过渡是突然的，因此在该敷料内产生截然不同的层。该聚合物纤维可在无菌条件下应用。可选地，该至少一种纤维的组成沿着该纤维的长度可以是不变的。

如下面更充分的描述，当与水接触时，该亲水性成分被认为吸收水并且膨胀，因此其包围着粘性成分，使得粘合剂不粘附至伤口表面。该亲水性成分也保持该敷料潮湿，有利于水向该敷料的外表面运动，并且有利于治疗用物质在整个敷料中的运动。合适的亲水性聚合物的实例包括但不限于线性聚氮丙啶、乙酸纤维素和其它接枝纤维素类、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚环氧丙烷及其混合物和共聚物。该亲水性成分也可是吸水凝胶，例如

聚合物或羧甲基纤维素。该亲水性成分可被结合到该纤维中，粘附到该纤维表面，或物理保留在纤维之间。

本发明所述的弹性成分为该敷料提供机械强度和适应伸展皮肤的能力。机械强度是需要的，不但用于使用期间将该组件保持在合适的位置，而且当它需要更换时也有利于该敷料的去除。合适的弹性聚合物的实例包括但不限于聚氨酯、聚酯、聚酐、聚酰胺、聚酰亚胺及其混合物和共聚物。

一些实施方式也可包括用于将该组件粘附到基底上的一种或多种粘性成分。具有粘合特性的合适聚合物包括但不限于丙烯酸酯的均聚物和共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和硅树脂以及其混合物。该粘合剂可以是形成开放网络的纤维，其将该敷料在许多点上粘附到该伤口上，但允许流体必要地通过该粘合剂网络中的空隙。

该纤维中含有的聚合物也可贡献一种以上的成分类型。举例来说，丙烯酸酯嵌段共聚物可被使用。在这种情况下，该丙烯酸酯嵌段提供粘合特性而该共聚物嵌段贡献亲水性特性。

尽管不希望受到任何一种理论束缚，但据认为该成纤聚合物的成分通过相分离产生该纤维内部的结构，它们处于棒、颗粒、片或其它几何形状的形式。同样认为，湿润后该亲水性成分可能膨胀并扩张，其方式为物理上防止该粘性成分与基底表面形成接触。因此，本发明所述医用敷料将粘附到未受伤皮肤上，因为该亲水性聚合物还没有接触水并且还没有膨胀而包围该粘性成分。在治愈的早期，该敷料将不粘附到伤口或组织上，另一方面，因为来自伤口的水分接触该亲水性成分，使其膨胀并妨碍了该粘合剂粘附到该伤口上。

同样地，该敷料一部分被故意润湿，其将另外地粘合到皮肤上，这将会使得该亲水性区域膨胀。这种润湿和膨胀使绷带容易去除。有利地，应当避免无意中的润湿，以保持绷带在合适的位置。

该无纺纤维组件也可被用于其它用途。举例来说，该纤维组件可被用于向农作物传送杀虫剂、营养物质或其它期望的化合物。当干燥时该纤维组件可粘附到庄稼上，但是通过用水洗涤可容易地被去除。该组件也可被用作一种类型的海绵或无壁瓶，以吸收或容纳水或其它液体。因此该纤维组件可被用于尿布、个人卫生用品、吸收毛巾和其类似物。

本发明也提供制备无纺纤维组件的方法，该方法包括这些步骤：提供至少一种成纤材料，其含有粘性成分、弹性成分和亲水性成分，和从该成纤材料制成至少一种纤维。本发明所述纤维组件可以由在有机或含水溶剂中可溶的聚合物制成。可提供在溶剂中的成纤材料，所述溶剂例如，举例来说，醇、乙酸乙酯、丙酮或四氢呋喃(THF)。任选地，该溶剂可以是生物相容的。

本发明所述的方法可任选地包括处理步骤，以便在该纤维形成之后提供该敷料一种或多种期望特性。举例来说，含有水溶性材料的纤维可被交联以形成水不溶性纤维。在另一个实施例中，该纤维可被处理以包括治疗用或药用产品。举例来说，线性聚氮丙啶可用氧化氮处理以形成聚氮丙啶二醇二氮烯

(polyethylenimine diazeniumdiolate)。

如上所述，在纤维形成期间，该粘性成分、弹性成分和亲水性成分的相对数量可随时间变化。这种时间依赖型的变化可产生无纺纤维组件，其中第一表面上的组成与第二表面上的组成不同。举例来说，一种或多种纤维可以主要由弹性聚合物电纺，以形成将不接触患者的医用敷料的表面。当纤维被电纺而形成该敷料的内部，增加量的亲水性聚合物可被用于形成该纤维。在足量的含有亲水性聚合物的纤维被结合到该敷料之后，增加量的具有粘合特性的聚合物可被用于形成该敷料的纤维。

从一种类型聚合物向另一种的过渡可以是逐渐的(即聚合物类型之间的梯度不变)，其在该敷料内没有产生明显的纤维类型层。可选地，该过渡可以是突然的，因此在该敷料内产生明显的层。这样的突然过渡可以借助一种聚合物向另一种的阶梯式浓度梯度或者在单个步骤内从一种聚合物完全过渡成另一种来完成。该敷料的区域之间的过渡也可以是聚合物类型之间不恒定的或“偏斜”的梯度的结果。过渡的其它变化类型或组合也可被用在这种方法中。同样，在该敷料中心处的层可与该绷带其它部分内的那些层不同，举例来说，可通过用电场或气流控制该纤维射流的位置来实现。

在一个实施方式中，根据下面的方法制备医用敷料。在生产含有过量溶剂的纤维(即湿纤维)的条件下，所述溶剂在整个纤维内或者只在该纤维的表面上，从弹性聚合物例如弹性聚氨酯中电纺至少一种纤维。该湿纤维或多种湿纤维被收集在接受器例如非粘性薄膜上。在高温下，所收集的湿纤维在交叉的地方将熔化，以形成具有高水蒸气传递速率和透气度的纤维膜。然后电纺的条件被改变，使得干纤维被接收到该湿纤维之上。举例来说，这可通过增加该电纺设备与该接受器之间的距离来实现。当干纤维层被放在该湿纤维上时，该聚合物的组成变成亲水性聚合物，例如亲水性聚氨酯。该第二聚合物可以阶梯梯度、恒定梯度、偏斜梯度或其任何组合被引入。亲水性聚合物的浓度可接近和/或等于100％。预定量的纤维被沉积，然后该纤维的组成被变成粘性聚合物。正如先前聚合物类型之间的过渡，该过渡可通过阶梯梯度、恒定梯度、偏斜梯度或其任何组合而发生。这部分敷料的组成可接近和/或等于100％的粘性聚合物。该粘性聚合物形成被应用到患者的敷料表面。

在一个实施方式中，本发明提供了治疗患者的方法，其包括将医用敷料应用到患者的预定区域上。该敷料含有一种或多种纤维并且含有粘性成分、弹性成分和亲水性成分。这种方法可被用于将一种或多种纤维应用到烧伤、伤口或另一需要保护免于污染的的区域，或者需要用治疗用或药用化合物治疗的区域。该方法可包括在单独的接受器上形成所述至少一种纤维，和将该至少一种纤维转移到患者的预定区域。可选地，该方法可包括将该至少一种纤维直接应用到该预定区域，例如通过将该纤维电纺到该伤口上。

如上所表明，其它添加剂，可溶性添加剂或不溶性微粒也可被包括在要形成该至少一种纤维的液体(一种或多种)中。在一个实施方式中，这些添加剂是医疗上重要的局部添加剂，其以至少治疗上有效的量提供，以治疗患者。定义有效量的具体量取决于添加剂的类型，以及伤口和患者的身体特征。然而，一般地，这样的添加剂可被结合在该纤维中，其量在痕量(按重量计每100份聚合物0.1份以下)至按重量计每100份聚合物500份或更多的范围内。这样的治疗用添加剂的实例包括但不限于：抗菌添加剂，例如含银的抗菌剂和抗菌多肽；止痛剂，例如利多卡因(lidocaine)；可溶或不溶性的抗生素，例如新霉素；凝酶血原化合物(thrombogenic compounds)；释放氧化氮的化合物(nitric oxide-releasing compounds)，其促进伤口愈合，例如斯德酮亚胺类(sydnonimines)和二醇二氮烯(diazeniumdiolate)；杀细菌化合物；杀真菌化合物；抗病毒化合物；制菌化合物；抗炎化合物；抗蠕虫化合物；抗心律不齐化合物；抗抑郁剂；抗糖尿病药；抗(癫)痫类药物(anti-epileptics)；抗蕈毒碱类药物(antimuscarinics)；抗分支杆菌化合物；抗肿瘤化合物；免疫抑制剂；抗焦虑镇静剂(anxiolyticsedatives)；收敛剂；β-肾上腺素受体阻断化合物；皮质甾类；咳嗽抑制剂；诊断化合物；利尿剂；抗帕金森病化合物；免疫化合物；肌肉松弛剂；血管舒张剂(vasodialators)；激素，包括类固醇；拟副交感神经功能化合物；放射性药剂；抗组胺剂和其它抗变应性化合物；抗炎化合物，例如PDE IV抑制剂；神经激素抑制剂，例如NK3抑制剂；应急蛋白抑制剂，例如p38/NK/CSBP/mHOG1抑制剂；抗精神病药物；黄嘌呤；核酸例如脱氧核糖核酸、核糖核酸和核苷酸类似物；酶和其它蛋白质和生长因子。此外，本发明所述实施方式也包括非治疗性或惰性成分，例如粘合剂、香味和/或气味吸收化合物。

仍然在另一个实施方式中，赋予制品结构特性的添加剂可被包括。这些添加剂包括小固体颗粒；不溶混液体的分散液滴，其它物质可被溶解在其中；交联化合物；发泡剂，以产生泡沫；粘合剂；弹性体和类似物。这样的成分可以因其在保护和治愈伤口方面的功能而被选择。

应当意识到，依照本发明，许多不同类型的纤维垫可被生产，这取决于该纤维是如何被生产和沉积的。在一个实施方式中，要形成纤维的液体是粘性聚合物、亲水性聚合物和弹性聚合物的混合物。因此，一种流体提供全部的纤维垫。然而，同样可预见，不同组成的复合纤维可一起或以连续层的方式被纺织，以提供合适的纤维垫。

使用本发明所述的医用敷料的方法可包括将至少一种纤维应用到预定地点，以形成纤维状无纺基质。所述预定地点可以是伤口、需要保护以免污染的区域或者需要用治疗用或药用化合物治疗的区域中的一种或多种。该敷料可包括亲水性成分、弹性成分和粘性成分。

在另一个实施方式中，本发明所述的敷料另外包括至少一种药用或治疗用试剂，其选自抗生素化合物，例如杀细菌和杀真菌化合物；制菌化合物；交联化合物；止痛化合物；凝酶血原化合物；氧化氮释放化合物，例如斯德酮亚胺类(sydnonimines)和二醇二氮烯

(diazeniumdiolate)，其促进伤口愈合；其它药物化合物；和核酸，这与在生物相容溶剂中的溶解性无关。此外，这种实施方式可含有非治疗性或惰性成分，例如粘合剂、香料、气味-吸收化合物。与先前的电纺纤维相反，该添加剂不限于那些在聚合物/溶剂组合中可溶的添加剂。在一些实施方式中，不溶性添加剂与本发明所述的聚合物/溶剂组合相结合，并且被结合到该纤维中，与其被添加时的形式相比基本上没有变化。

最后，本发明也提供用于形成至少一种复合纤维的设备。该设备能形成至少一种纤维，其包括亲水性成分、弹性成分和可选的粘性成分。该设备包括多个贮存器，用于包含一种类型以上的成纤材料；多个阀，每个独立地与贮存器连通；和与所述阀连通的成纤装置，其选自喷丝头、NGJ喷嘴和电纺装置。

参考图1，本发明所述装置的实施方式可被描述。装置10包括第一贮存器12、第二贮存器16和第三贮存器20。第一贮存器12与第一阀14流体连通。同样地，第二贮存器16与第二阀18流体连通，以及第三贮存器20与第三阀22流体连通。第一阀14、第二阀18和第三阀22可被手动控制，或者它们被放置为与控制器24相连通以进行自动控制。首先，第一阀14、第二阀18和第三阀22任选地与混合槽26相连通，混合槽26又与成纤设备28相连通。可选地，成纤设备(喷丝头、NGJ喷嘴、电纺设备)可被连接到每个贮存器上。从每个设备生产纤维的速率可被调节，以将特定聚合物以生产出期望的空间可变结构所需的量供应。当该成纤设备是电纺设备时，电源与该电纺设备电连通。

通过将弹性成分、亲水性成分和任选的粘性成分置于每个贮存器12、16和20中，装置10可被用于形成根据本发明的纤维。每种成分向成纤设备28进料的相对量通过选择性地打开或关闭每个阀14、18和22来控制。每种成分的相对量控制着成纤设备28所生产的纤维的组成。

按照本领域已知的各种方法，其包括电纺、湿纺、干纺、熔融纺丝和凝胶纺丝，本发明所述的纤维可被制造。电纺特别适合制造本发明所述的纤维，因为它倾向于生产任何前述方法中最细的(即最细的丹尼尔(finest denier))纤维。典型地，可生产出具有非常小的直径的电纺纤维，所述直径通常在大约1纳米至大约3000纳米的量级，或者从大约10至大约2000纳米，或者从大约25至大约1000纳米，或者从大约50至大约500纳米，甚或大约5至大约100纳米。如本说明书和权利要求书其它地方一样，这里的单个范围可以被结合。

用于生产本发明所述纳米纤维的另一个特别有效的方法包括气体喷射法(即NGJ法)制得的纳米纤维。这种方法以前已经被描述并且在本领域是已知的。简单地说，该方法包括使用具有内管和同轴外管的设备，其带有侧进料臂(sidearm)。该内管从该外管边缘凹进去，因此产生一薄的成膜区。流体聚合物通过该侧进料臂进料并且填充该内管和该外管之间空的空间。该聚合物熔体继续流向该内管的流出端，直至其接触流出气体射流。在该熔体表面上的气体射流碰撞产生聚合物熔体的薄膜，其行进到管的流出端，在那里其被喷射，形成湍流云状纳米纤维。

电纺和NGJ技术允许来自有机和含水溶剂的聚合物的加工。而且，采用电纺和NGJ技术，向要被纺丝的流体中添加颗粒分散体和可溶性非成纤添加剂(即纺丝添加剂)不会防止纤维垫的形成。因此，各种各样的添加剂可被引入本发明所述的纤维和设备里。因此，吸收性添加剂可被包括，例如聚丙烯酸钠或2-丙烯酰胺/2-丙烯酸共聚物等等。

实施例

为了证明本发明的实施，已经制定了下面的实施例。从含有A-180和

聚合物的THF∶乙醇溶液(30∶70)中电纺复合纤维，以形成无纺纤维组件或垫。

聚合物是玉米淀粉/丙烯酰胺/丙烯酸钠共聚物，其可从Grain Processing Corp.(Muscatine，IA)得到。

聚合物向所产生的纤维组件提供亲水成分。

是脂肪族聚醚基聚氨酯，其可从Thermedics PolymerProducts(Wilmington，MA)得到，所述

向纤维组件提供弹性成分和亲水性成分。

该聚合物溶液从圆锥形金属贮存器中被纺丝，并且间距用实验室千斤顶改变。该金属锥用与高压电源器相连的金属线悬挂。改变电压和间距以在最高速下生产最好的纤维。铝箔覆盖着目标板，并且正方形聚酯网被置于该铝箔上面，在上面收集纤维。该金属贮存器尖端处的孔的直径在大约0.5mm至大约1.5mm的范围内。对于更高粘度的溶液，选择更大的孔。该聚合物溶液比水稍微粘一些，以便使其能纺丝。在一些实施方式中，该贮存器是圆锥形的。然而，许多形状运转得同样好。同样地，在一些实施方式中，该贮存器尖端处的孔是圆形的。然而各种各样的形状运转得同样好。

原料聚合物溶液是在乙醇和THF(80∶20)中的14％(w/w)的

聚合物溶液。该溶液如下制备。首先该

溶解在过量的THF中，然后蒸发浓缩。然后向该溶液中加入乙醇以提供期望的浓度。下一步是将吸收聚合物——

或(聚)丙烯酸钠(SPA)——悬浮在乙醇中，并且加入该

溶液。该吸收剂需要被定期再悬浮，例如通过颠倒或摇晃该容器几次。使用于

中的不同浓度，即0、7、30、47、71、85和95％，其中每个百分含量是以重量比重量(w/w)来计算的。也制备了50∶50(w/w)的

溶液。

该

溶液的粘度使得所使用的金属圆锥形贮存器可具有直径为大约1毫米的孔。所有的实施例在室温下于37cm的间距和37kV的电压下被纺丝。使用具有直径大约1.5mm的孔的圆锥体，在30kV的电压和30cm的间距下，溶液被纺丝。需要25至30g的成纤溶液份数，以生产尺寸大约为1mm×10cm×10cm并且干重大约为2克的纤维垫。然后该纤维从该聚酯网中取下并被切成1.5cm的正方形，以测试其吸收能力和拉伸强度。纳米纤维段的直径可多样化，在大约500至1500nm之间。该无纺薄片的厚度也是多样化的，但是在大部分情况下，使用大约1mm厚的样品。

相对于含有不具有

的纤维的垫的吸收能力，含有7、30、50、70或85％

(WL)的纤维垫被测试其对水和尿的吸收能力。制备合成尿，其通过将下列物质加入到蒸馏水中而制备：25g尿素、9g氯化钠、2.5g磷酸钠、3g氯化铵和3g亚硫酸钠。一旦所有的物质被溶解，另外的蒸馏水被加入直到总体积等于1L。

该测试方法是首先称量该纤维样品并且记录其干重以及起始尺寸。然后该纤维样品被置于含有水或合成尿的烧杯里，五秒钟之后取出。该湿样品被置于纸巾上，并且允许过量水逐渐排出。然后该样品被称重且测量。该过程继续，其中在浸没0.16、0.5、1、2、5和10分钟之后测量重量和大小。最后，该纤维被浸没至少24小时以达到平衡吸收状态。吸收能力被定义为：

Q＝(W₂-W₁)/W₁

其中Q是吸收能力，W₁是起始重量，W₂是湿时该纤维垫的重量。每个样品百分比吸收能力以图示在图5中。图5表明

聚合物的加入增加了所得纤维组件的吸收能力。吸收能力也可通过小领域已知的各种方法中的任何一种来确定，例如负荷下的吸收能力(Absorbency Under Load(AUL))或重力法吸收能力分析系统(Gravimetric Absorbency Analysis System(GATS))。

每种

组合的四个样品被测试，并且计算平衡下这四个样品的平均吸收能力。图6显示了含有按重量计0％至85％

(WL)的纳米纤维对水的平衡/起始吸收能力比值的图。

当置于水中时该纤维垫吸收400％至6000％，以及在合成尿中为500％至1250％。图5显示当与那些仅用

聚合物制成的纳米纤维(在图中识别为

在

中为0％)比较时，含有7％吸收剂的纳米纤维具有非常相似的结果。对于合成尿来说，随着吸收剂的量增加，吸收能力的增加不如水的大。图5显示水中与合成尿中的吸收能力之间的比较。当吸收剂的量增加时，在水中吸收能力与在合成尿中的吸收能力之间的差别也增加。

吸收剂的生产者指出，每克聚合物能吸收高达160mL的水。含有HEFC(例如

)和吸收成分(例如

)的纳米纤维吸收水分不如粉末形式的纯

吸收得多。实验数据表明每克聚合物只有90mL的水，下降了44％。尽管不希望受到任何一种理论的束缚，然而，据认为这种下降可归因于该HEFC对该吸收成分的机械束缚，其限制了膨胀。

吸收速率的测定是通过计算已知时刻的吸收百分含量来得到的。吸收百分含量是任意时刻的液体增重与平衡时的液体增重的比值。在5秒内0％、7％和30％的

样品几乎达到其最大吸收。随着

量的增加，该纤维吸收的速率下降。5秒后50％和70％的样品吸收了其最大吸收的75％以上。85％的样品需要2分钟达到其最大吸收的73％。

含有85％的无纺薄片样品比其它的厚。用于吸收测试的无纺薄片的样品一般大约1.0mm厚。在85％

的四个样品中只有一个为1.0mm厚。其它三个的厚度为15mm、20mm和25mm。观察到较厚的薄片达到最大吸收需要的时间比较薄的薄片长。在薄片厚度上的这种变化使得观测的吸收速率存在大的差异。

测量干燥时以及当用水饱和时每个样品的尺寸。该尺寸通过计算湿/干面积比和湿/干厚度比进行分析。当样品中的量增加时，湿/干面积比也增加。湿/干厚度比随

浓度没有显著变化。这表明不含

的纳米纤维在长度和宽度尺寸上膨胀最大。吸收剂的加入使得湿状态下纳米纤维的长度、宽度和厚度增加。

得到本发明所述纤维垫的扫描电子显微照片(SEM’s)，其中该垫处于两种不同状态下。第一张显微照片(图3所示)显示原始电纺纤维凝胶，即润湿前。第二张显微照片(图4)显示水已经被吸收以及然后真空去除之后的纤维凝胶。图4中破裂和缠绕的膜标明吸收颗粒的位置，其在润湿和干燥后是不存在的。似乎是缠绕的膜容纳该吸收颗粒，其通过润湿可能已经被去掉。这种结果与嵌入到HEFC中的颗粒一致。更特别地，似乎是该颗粒膨胀到了将HEFC破裂的程度，只留下包围颗粒的空膜。可选地，一旦润湿，吸收剂的干颗粒可以变成片状结构，并且干燥后保持被捕集在那种形态下。

理想地，吸收剂不但能迅速吸收流体，而且湿状态下能耐得住机械力。进行机械测试，其测量该纤维垫在其断裂前能承受的应力和应变的量。使用Instron 5567机械测试仪。从该纤维垫中切割与ASTM5-D638符合的哑铃状片，显示在图2中。在三个地方测量该纤维垫的厚度，这三个地方在图2中以数字1、2和3标识。两条黑线间隔10cm，标记了测量拉伸的区域。因为吸收能力测试表明5秒之后可达到95％的总水增加量，因此在进行该测试之前，两条黑线之间的区域用水润湿至少1分钟。哑铃部分1和3不被润湿，并且充当至该拉伸测试仪夹具的附着物。在干样品上哑铃部分2处进行厚度测量。每个不同浓度的

(0％、7％、30％、50％、70％和85％)的三个样品被测试。所有的拉力测量在夹具以50mm/min分离时进行。

这些样品在50mm/min的速度下被拉伸。图7显示了含有7、30、50、70或85％

(WL)的样品的应力-应变特性。根据该数据，在每种情况下这些样品可以吸收的形变量(即应变)超过500％。含有7％

的纤维组件的拉伸强度最大，其也比

样品(0％WL)大。

该

聚合物提供给该纳米纤维强度和弹性，而

没有。

的浓度越高，该纳米纤维变得越弱，如图7中所示。含有高含量的

的纳米纤维，即70％和80％，并非机械牢固的，其在0.5MPa以下断裂。那些完全不含

或只含7％的纳米纤维，直到应力达到2-3MPa时才断裂。70％和80％

样品在其断裂点处也具有最低的应变。

根据这些数据，在所有样品中，断裂前这些样品可承受的形变量(即应变)超过500％。含有7％

的纤维组件的拉伸强度最大，其也比基本上由

聚合物组成并且基本上不含

的样品的拉伸强度大。对于70％和80％

样品来说，断裂点的应变为大约600％。含有较低浓度

的样品都在大约850％至900％下断裂。

测量从该纳米纤维基质中流失的吸收材料的总量。从该纤维垫中取样，称重，然后置于一已知质量的容器内。然后将该样品在一定量的水中浸没大约24小时，在这之后该样品被取出，并将残余溶液进行蒸发。测量蒸发后留下的残余物质量，并与该纤维垫的起始质量相比较：

可浸出物质的百分含量在大约1.58％至大约4.46％的范围内，其是可接受的。

可浸出物质百分含量的重要性基于这样的事实：吸收剂一般是在某种程度上嵌入到纤维成分中。如果纤维材料足够牢固，当该吸收剂由于液体吸收而膨胀时，它将抵抗破裂。相反，如果它不充分牢固，该纤维材料将有可能破裂并释放吸收剂。事实上，很难完全消除破裂，然而，表现出较好强度的配制物往往呈现出更少的破裂，并且因此呈现出更少的可浸出物质。

本发明所述的一个实施方式包括这样的绷带，其是高吸收性的，并且甚至在湿的时候是牢固的。本发明所述的另一个实施方式包括这样的尿布，其是高吸收性的，并且甚至在湿的时候是牢固的。本发明所述的又一个实施方式包括用于吸收溢出液体的高吸收性且牢固的装置。这样的液体包括但不限于：有害化学品、生物有害物质、家务用品、食品以及家庭或工业清洗剂。还有本发明所述的另一个实施方式包括清洁用装置，例如拖把头、洗碟用布、卫生抹布或地板上蜡装置。仍是本发明所述的另一实施方式包括化妆品或个人卫生产品，其包括但不限于卫生巾、棉球或洗涤用海绵。

在本说明书和所附的权利要求书中，如果上下文没有另外清楚地指出，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数含义。除非另外定义，本文所使用的所有技术和科学术语与本发明所属领域内的普通技术人员通常所理解的意思相同。

应当理解，对于本领域普通技术人员来说显然的任何变化也将落在所要求保护的发明范围内，并且因此，具体成分元素的选择可以被确定，而没有脱离本文所公开并描述的本发明的精神。此外，本发明并不限于本文所提出的这些实施例和实施方式，它们只是意欲阐述本发明。更确切地，本发明的范围仅仅由权利要求书来确定。

Claims (15)

1.无纺纤维组件，其包括一种或多种纤维，其中所述纤维包括：粘性成分、弹性成分和亲水性成分。

2.根据权利要求1所述的无纺纤维组件，其中所述组件能粘附到干基底上而不能粘附到湿基底上。

3.根据权利要求1所述的无纺纤维组件，其中所述组件构成医用敷料的成分。

4.根据权利要求1所述的无纺纤维组件，其中所述粘性成分选自丙烯酸酯的均聚物和共聚物、硅树脂、聚乙烯吡咯烷酮及其混合物。

5.根据权利要求1所述的无纺纤维组件，其中所述弹性成分选自聚氨酯、聚酯、聚酐、聚酰胺、聚酰亚胺及其混合物和共聚物。

6.根据权利要求1所述的无纺纤维组件，其中所述亲水性成分选自线性聚氮丙啶、接枝纤维素类、聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧丙烷、聚氨酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯及其混合物和共聚物。

7.根据权利要求1所述的无纺纤维组件，其中所述组件第一表面上所述一种或多种纤维的组成与所述组件第二表面上所述一种或多种纤维的组成不同。

8.根据权利要求1所述的无纺纤维组件，其中所述至少一种纤维的直径在大约3纳米与大约3000纳米之间。

9.制备无纺纤维组件的方法，所述方法包括：提供至少一种成纤材料；和由所述至少一种成纤材料制成至少一种纤维，其中所述至少一种成纤材料含有粘性成分、弹性成分和亲水性成分。

10.根据权利要求9所述的制备无纺纤维组件的方法，其中所述至少一种成纤材料被提供在溶剂中，其中所述溶剂选自醇类、乙酸乙酯和四氢呋喃。

11.根据权利要求9所述的制备无纺纤维组件的方法，其中所述粘性成分、弹性成分和亲水性成分的相对量随时间变化，因此生产出这样的纤维组件，其中敷料第一表面上一种或多种纤维的组成与敷料第二表面上一种或多种纤维的组成不同。

12.治疗患者的方法，其包括：将无纺纤维组件应用到所述患者的预定区域，其中所述无纺纤维组件含有一种或多种纤维，所述一种或多种纤维包含粘性成分、弹性成分和亲水性成分。

13.用于形成至少一种复合纤维的设备，所述纤维包括亲水性成分、弹性成分和粘性成分，其中所述设备包括：用于容纳多种成纤材料的多个贮存器；多个阀，每个独立地与贮存器相连通；和与所述阀连通的成纤装置，其选自喷丝头、NGJ喷嘴和电纺装置。

14.根据权利要求13所述的设备，其另外包括与所述阀和所述成纤装置相连通的混合槽。

15.根据权利要求13所述的设备，其中所述成纤装置是电纺装置，其另外包括与所述电纺装置电连通的电源。

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