NO342078B1 - En væskefangende innretning og bruken derav - Google Patents

Abstract

Det beskrives generelt en væskeinnfangingsinnretning med evnen til å absorbere væsker. Mer spesielt beskrives det en væskeinnfangingsinnretning omfattende en absorbentkomponent, en hydrofil, elastomer fibrøs komponent i fluidkommunikasjon med denne, og eventuelt en adhesivkomponent. Det beskrives videre en væskeinnfangingsinnretning med evnen til å absorbere væsker, mens det opprettholdes en egnet grad av mekanisk styrke. Videre beskrives det metoder for fremstilling og bruk av disse innretninger og materialer.

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Foreliggende oppfinnelse angår en væskefangende innretning omfattende mekanisk sterke absorbentmaterialer. Mer spesielt omfatter slike materialer minst én hydrofil, elastomer fibrøs komponent (HEFC) og minst én absorbent komponent. HEFC kan omfatte en blokk kopolymer der blokkene omfatter en elastomer blokk og en hydrofil blokk. Alternativt kan HEFC omfatte en blanding eller fast oppløsning av hydrofil polymer og elastomer polymer. Absorbentkomponenten er i fysisk nærhet til HEFC, og dette resulterer i fluid kommunikasjon mellom disse. Generelt arbeider systemet på følgende måte: HEFC absorberer en væske og overfører denne til absorbentkomponenten der fluidet forblir fanget og bundet.

Det er kjent et antall metoder på tekstilområdet for å skape fibere som er kompatible med foreliggende oppfinnelse. Smelteblåsing, nanofiber-ved-gass-stråle (NGJ) og elektrospinning er ikke-begrensende eksempler på slike teknikker. I en smelteblåseprosess blir en strøm av smeltet polymer eller andre fiberdannende materialer typisk ekstrudert inni en stråle av gass for å gi fibere. De resulterende fibere er typisk større enn 1.000 nanometer i diameter, og mer typisk større enn 10.000 nanometer i diameter. En teknikk og en apparatur for å danne disse fibere med en diameter mindre enn 3.000 nanometer ifølge NGJ teknikken er beskrevet i US 6.382.526 og 6.520.425.

Elektrospinningen (dvs. elektrostatisk spinning) av væsker og/eller oppløsninger som i stand til å danne fibere, er velkjente på området. Elektrospinning er beskrevet i et antall patenter så vel som i den vitenskapelige litteraturen. Elektrospinningsprosessen involverer generelt å skape et elektrisk felt på overflaten av en væske. De resulterende elektriske krefter skaper en stråle av væske som bærer en elektrisk ladning. Således kan væskestrålen trekkes mot andre elektrisk ladede gjenstander med en egnet elektrisk spenning. Når strålen av væske trekker seg ut og beveger seg tørker og herder det fiberdannede materialet i væskestrålen. Herding og tørking av den utstrakte væskestråle kan forårsakes på et antall måter inkludert, uten begrensning, avkjøling av væsken; oppløsningsmiddelfordamping (dvs. fysisk indusert herding); eller ved en herdemekanisme (dvs. kjemisk indusert herding). De resulterende, ladede fibere samles, og en egnet lokalisert og motsatt ladet mottaker og fjernes deretter fra denne etter behov eller bringes direkte til en motsatt ladet eller et generelt jordet målområde.

Fibere som er produsert ved denne prosess har vært brukt i et vidt spektrum av anvendelser og er kjent for eksempel fra US 4.043.331 som spesielt nyttige ved å tildanne ikkevevde matter som er egnet for bruk i sårbandasjer. En av hovedfordelene ved bruk av elektrospinnfibere i sårbandasjer er at det kan fremstilles meget tynne fibere med diametre, vanligvis i størrelsesorden 50 nanometer til 25 µm, og mer fordelaktig i størrelsesorden 50 nanometer til 5 µm. Disse fibere kan samles og dannes til ikke-vevde matter med en hvilken som helst form og tykkelse. Det vil erkjennes at en matte med meget små mellomrom og høyt overflateareal per masseenhet kan fremstilles på grunn av fibrenes meget små diameter.

Medisinske bandasjer som er dannet ved bruk av ikke-vevde matter av disse polymerfibere kan tilveiebringe ytterligere fordeler som avhenger av typen polymer eller polymerer som benyttet, slik det er beskrevet i US 4.043.331. En vannfuktbar eller hydrofil polymer, f.eks. et polyuretan, kan benyttes. Alternativt kan det benyttes en polymer som ikke er vannfuktbar eller som i det minste er svakt hydrofob, f.eks. en mettet polyester. Der dressingen dannes fra en fuktbar polymer har blod eller serum som kommer fra sår en tendens til å penetrere bandasjen, og det høye overflateareal oppmuntrer klumping eller koagulering. Slike bandasjer kan benyttes som nødbandasjer for å stanse blødning. Når, på den annen side, bandasjen er dannet av en ikke-fuktende polymer, og der mellomrommene mellom fibrene er tilstrekkelig lite, f.eks. i størrelsesorden mindre enn 100 nanometer, vil vevsfluider, inkludert blod, ha en tendens til ikke å permiere bandasjen. Som en konsekvens blir fluidene holdt tilbake nær såret, der det inntrer koagulering. Etterfølgende fjerning av en slik bandasje lettes ved fravær av blodkoagulering som permeerer bandasjematerialet. Videre antyder US 4.043.331 at slike bandasjer har fordelen av at de vanligvis er tilstrekkelig porøse til å tillate interutveksling av oksygen og vanndamp mellom atmosfæren og såroverflaten.

Ved siden av å gi en variabilitet når det angår diametrene av fibrene eller form, tykkelse eller porøsitet for enhver ikke-vevet matte som fremstilles derfra, tillater muligheten for elektrospinn av fibrene også kontrollerte variasjoner i fibrenes sammensetning, deres densitet ved avsetning og deres inherente styrke. Det ovenfor angitte US patent antyder at det også er mulig å postbehandle ikke-vevd mattene med andre materialer for å modifisere deres egenskaper. For eksempel kan man øke styrken av matten ved bruk av et egnet bindemiddel eller øke vannresistensen ved etterbehandling av matten med silikon eller andre vannresistente materialer som perfluor alkyl metakrylat. Alternativt kan styrke økes ved å benytte fibere av polytetrafluoretylen (PTFE).

Ved å variere sammensetningen for fibrene som dannes kan det oppnås fibere med forskjellige fysiske eller kjemiske egenskaper. Disse kan oppnås enten ved spinning av en væske inneholdende et antall komponenter, hver av hvilke kan bidra til et ønsket karakteristikum for det ferdige produkt, eller ved samtidig spinning, fra multippelvæskekilder, av fibere med forskjellig sammensetning som så samtidig avsettes for å gi en matte. Det er også kjent i teknikken at molekyler, partikler og dråper kan innarbeides i elektrospinn nanofibere under elektrospinningsprosessen. Den resulterende matte vil selvfølgelig bestå av grundig sammenfiltrede fibere av forskjellige materialer.

Vanligvis går fukting av den fibrøse gjenstand kompromiss med styrke. Dette er spesielt problematisk ved anvendelser som bleier, tamponger og lignende dit hen at disse anvendelser krever både styrke og absorbens. Eksisterende patenter og trykte publikasjoner beskriver forskjellige løsninger på dette absorpsjonsproblemet, men hver av disse er forskjellig fra oppfinnelsen slik det vil bli klart nedenfor.

For eksempel er en mulighet som er tilgjengelig i teknikker å fremstille en matte med et antall fibrøse sjikt av forskjellige materialer. For eksempel gir fuktbare og ikke-fuktbare polymerer forskjellige egenskaper. Fuktbare polymerer har en tendens til å være sterkt absorberende, men gir matter som er relativt svake, mens ikke-fuktende polymerer har en tendens til å være ikke-absorbente men gi relativt sterke matter. Det eller de fuktbare polymere sjikt utgjør et relativt høyt nivå av absorbens for gjenstanden mens det eller de ikke-fuktbare polymersjikt gir et relativt høyt nivå av styrke. Bruken av slike sjiktstrukturer lider under den mangel at det hydrofobe sjikt kan danne en barriere mot væsker og interferere med absorpsjonen av væske i det fuktbare sjikt. I tillegg, og ved absorpsjon av væske, vil den fuktbare polymersjikt svekkes og komme ut av innretning, gli, og sågar separering av sjiktene kan inntre, muligens med resultat i strukturell svikt for gjenstanden som sådan.

US 4.043.331 antyder at sterke, ikke-vevde matter omfattende et antall fibere av organisk, nemlig polymert materiale, kan fremstilles ved elektrostatisk å spinne fibrene fra en væske bestående av materialer eller dettes forløper. Disse fibere samles på en egnet ladet mottaker. Mattene eller de dannede fôringer på mottakeren kan så overføres eller benyttes alene eller i forbindelse med andre tidligere konstruerte komponenter som for eksempel matter av vevde fibere og ryggsjiktet for å gi en sårbandasje med ønskede karakteristika. Ved fremstilling av sårbandasjer kan det for eksempel være nødvendig med ytterligere støtte eller armering som matter eller fôringer av fibere, eller ryggsjikt kan være nødvendige for å adhere sårbandasjen til huden og gi andre ønskede egen skaper for sårbandasjen. Som et eksempel kan en matte eller en fôring av ikke-vevde fibere inneholdende materialer med antiseptisk eller sårhelende egenskaper. Overflatebehandling av de allerede tildannede ikke-vevde matter kan også gi ytterligere fordeler ved fremstilling av slike sårbandasjer. Imidlertid beskriver US ikke noen medisinsk bandasje som kun adherer til ikke-skadet hud. Heller ikke tilveiebringes det noen enkeltkomponentbandasje som kan adhere til et ønsket område hos en pasient, eller den bandasje bestående av komposittfibere som varierer når det gjelder sammensetning langs deres lengde.

Det er også beskrevet i WO 98/03267 elektrostatisk å spinne en sårbandasje på plass over et sår. Ved en slik anvendelse blir kroppen selv jordet og virker som en kollektor for de elektrospunne fibere. Denne metode for syntetisering av en sårbandasje tillater løsning av noen av de problemer som assosieres med bandasje- og gasbindlagring og -fremstillingen. Det er for eksempel velkjent at gasbind og bandasje må lagres og holdes i sterile omgivelser for å gi best beskyttelse ved heling av sår. Hvis gasbind og bandasje ikke er sterile gir disse produkter liten hjelp ved beskyttelse av såret. Elektrospinning av en sårbandasje på stedet, over et sår fra en steril væske, eliminerer disse problemer.

WO 01/27365, beskriver en elektrospunnet fiber inneholdende en i det vesentlige homogen blanding av en hydrofil polymer, en polymer som er minst svakt hydrofob og eventuelt en pH justerende forbindelse. Fibrene kan avsettes direkte på det tilsiktede bruksområde uten først å legge fibere på en midlertidig, ladet mottaker eller å underkaste fibrene mellomliggende fabrikasjonstrinn. De resulterende fibere gir imidlertid ingen bandasjer som kun adherer på uskadet hud.

WO 2005/016205 tilveiebringer en absorbent kjerne fremstilt fra en matriks av fibere der matriksen er armert med en strekkbar armeringsdel som lerret der fibrene forankres til armeringsdelen. Dette skiller seg fra oppfinnelsen, delvis fordi armeringsdelen og fibermatriksen er helt separate komponenter. I motsetning til dette er foreliggende oppfinnelse selvarmerende dit hen at den inkorporerer hydrofil karakter og elastomer karakter i en enkelt, fibrøs matte. Styrken av den fibrøse matte ifølge oppfinnelsen avhenger ikke av forankring til et separat legeme som et lerret. Videre beskriver ’205 ikke bruken av en absorbent komponent separat fra den fibrøse komponent slik foreliggende oppfinnelse gjør.

WO 03/086234 A beskriver fibersammenstillinger som er i stand til å klebe seg til et tørt substrat, men som ikke vil klebe seg til en våt overflate, så som et sår. Av denne grunn inneholder fibersammenstillingen en hydrofil komponent, en elastomer komponent og en klebende komponent.

US 4100324 A beskriver et ikke-vevet gassformet stofflignende materiale som har en unik kombinasjon av styrke, absorpsjon og hånd, idet materialet hovedsakelig består av en gassformet matrise av termoplastiske polymere smelteblåste mikrofibre med en gjennomsnittlig fiberdiameter på mindre enn rundt 10 mikrometer, og et mangfold av individualiserte og gassformede tremassefibre anordnet gjennom hele matriksen av mikrofibre.

EP 333209 A2 beskriver et ikke-vevet, fibrøst elastomer vevmateriale omfattende en hydraulisk innfestet blanding av en første komponent av smelteblåste fibre og en andre komponent av minst en av massefibre, stapelfibre, smelteblåste fibre og kontinuerlige filamenter.

US 6362389 B1 beskriver et absorberende, elastisk, ikke-vevet materiale som har forbedret konformitet inkluderer en matrise av termoplastiske elastomere ikke-vevd filamenter, som er tilstede i en mengde på rundt 3 til mindre enn 20 vekt% av det absorberende, elastiske, ikke-vevde materiale. Et flertall av absorberende fibre og et superabsorberende materiale er inneholdt i matrisen, som hver utgjør rundt 20-77 vekt% av det absorberende, elastiske, ikke-vevde materiale.

US 2004/0138605 A beskriver en sårforbinding innbefattende en absorberende kjerne som har motsatt proksimale og distale overflater, inkludert sentrale og grensepartier, en diskret hudkleber, elastomert motstående gelelag med en distal overflate festet til den absorberende kjernens proksimale overflate og et antall gjennomgående åpninger anordnet i et mønster. Et trykkfølsomt klebende lag påføres på det motstående lag på minst et segment av en proksimal overflate motsatt den distale overflate derav. Det klebende laget har større hudklebende egenskaper enn den elastomeriske geleen til det motstående lag.

US 2004/0161992 A beskriver flerkomponent finfibervev og flerlagslaminat derav med en gjennomsnittlig fiberdiameter mindre enn ca.7 mikrometer og omfatter en første olefinpolymerkomponent og en annen distinkt polymerkomponent, slik som et amorf polyolefin eller polyamid.

Således er det et behov i teknikken for en absorberende, væskefangende innretning omfattende en hydrofil elastomerfiberkomponent i fysisk nærhet til en absorbent komponent som resulterer i fluid kommunikasjon med denne. Videre er det et behov for et slikt arrangement der en eller flere væsker trær inn i den fibrøse komponent, og som transmitterer væskene til absorbentkomponenten for derved å fange væskene.

Kort oppsummering av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse angår en væskefangende innretning, omfattende:

en absorbentkomponent; og en hydrofil, elastomer fibrøs komponent, der absorbentkomponenten og den hydrofile, elastomere fibrøse komponent er fysisk nær hverandre for derved å resultere i fluid kommunikasjon fra den hydrofile, elastomere fibrøse komponent til absorbentkomponenten, der absorbentkomponenten er mer absorberende enn den hydrofile, elastomere fibrøse komponent men der den hydrofile, elastomere fibrøse komponent absorberer hurtigere og har en mindre holdeevne enn absorbentkomponenten, der absorbentkomponenten er fordelt på en måte valgt fra belegning på overflaten av den hydrofile, elastomere fibrøse komponent, mekanisk sammenfiltret med den hydrofile, elastomere fibrøse komponent eller en kombinasjon derav, og der den hydrofile, elastomere fibrøse komponent omfatter elektrospinnfibre med en diameter på 1 til 3000 nanometer.

Videre angår den foreliggende oppfinnelsen bruken av ovennevnte væskefangende innretning i en bleie, en bandasje, en innretning for å absorbere kjemisk spill, en innretning for å absorbere biorisikospill, et moppehode, en tørkeklut, en sanitærklut, en gulvvoksingsinnretning, et sanitærbind, en tampong og en svamp. Foretrukne utførelsesformer fremgår av de avhengige kravene

Kort beskrivelse av figurene

Figur 1 viser skjematisk en apparatur for å danne komposittfibere ifølge oppfinnelsen;

Figur 2 er et diagram av en strekktestprøve;

Figur 3 er en elektronmikrografi av en fibermatte før fukting;

Figur 4 er en elektronmikrografi av en fibermatte etter fukting og ny tørking; Figur 5 er en graf med likevektsabsorbens versus prosentabsorbent der væsken enten er vann eller urin;

Figur 6 er en graf over vått/tørt areal- og tykkelsesforhold versus prosent absorbent;

Figur 7 er et stress- versus strainplott for forskjellige prosenter av absorbent;

Figur 8 er et stress- versus strainplott for en elastomer fibrøs matte i våt henholdsvis tørr tilstand;

Figur 9 er en skjematisk presentasjon av en apparatur for å danne komposittfibere ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen;

Figur 10 er en graf som viser absorbens av nanofiberenheter ifølge oppfinnelsen; og

Figur 11 er en stress-strainkurve for nanofiberenheter ifølge oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse angår generelt ovennevnte væskefangende innretning og dens bruk.

HEFC ifølge oppfinnelsen som en leder for å avgi væsker til en absorbent komponent der væsken fanges. Således virker HEFC på samme måte som en veke dit hen at det tilveiebringes et middel for fluidstrøm. Denne virkeegenskap koplet med en differanse i absorpsjonskapasitet og –hastighet mellom HEFC og den absorbente komponent resulterer i en netto fluidstrøm til absorbentkomponenten. Dette vil si at fordi HEFC både absorberer hurtigere enn absorbentkomponenten og har en mindre holdeevne tenderer denne til å nå sin holdekapasitet hurtigere. Således er det en tendens til å være en netto fluidstrøm fra fibrene til absorbentkomponenten.

Generelt virker oppfinnelsen på følgende måte. En fibrøs matte omfattende HEFC og absorbentkomponent anbringes i fluid kommunikasjon med en væske som skal absorberes. HEFC absorberer en væske og overfører denne til absorbentkomponenten der fluidet forblir fanget. Den elastomere egenskap for den fibrøse komponent tjener til å gi ekspansjon av absorpsjonskomponenten uten at dette resulterer i oppbrytning av den fibrøse komponent. I henhold til oppfinnelsen strekker den fibrøse komponent seg for å tolerere dimensjonsforandringen som skyldes at absorbentkomponenten tar opp væsker. I tillegg kan noen utførelsesformer inkludere en adhesivkomponent for festing av den fibrøse matte til en gjenstand hvorfra en eller flere væsker skal absorberes.

Som benyttet her inkluderer uttrykket absorbent forbindelser/stoffer som er i stand til å kunne fuktes med en væske. Som benyttet her inkluderer uttrykket elastomer et hvilket som helst polymermateriale som er i stand til elastisk deformering under en belastning og i det vesentlige å gjenoppta sin opprinnelige form når belastningen er fjernet. Som benyttet her inkluderer uttrykket hydrofil å være i stand til å absorbere vandige eller ellers polare væsker. Materialer kan være en elastomer, hydrofil og en absorbent samtidig. Som benyttet her inkluderer uttrykket superabsorbent et hvilket som helst materiale som er i stand til å absorbere 50 ganger sin egen vekt av væske, eller mer. Superabsorbenter kan, uten begrensning, være organiske polymerer og porøse leirer. Som benyttet her henviser uttrykket ”absorbens” til den massen av væske som holdes tilbake per masse absorbent innretning inkludert både konstruksjons- og absorbentkomponenter. Generelt er de absorbenser det henvises til her, likevektsverdier. Som benyttet her omfatter substantivformen av uttrykket ”absorpsjon” den absorberte mengde væske. Som benyttet her inkluderer uttrykket ”fiberenhet” eller tilsvarende minst én fiber i fluidkommunikasjon med minst én absorbentkomponent.

Som benyttet her henviser elastomerogenisk til evnen hos en forbindelse til å danne en elastomer. På tilsvarende måte henviser uttrykket ”hydrofilogenisk” til evnen hos en forbindelse til å danne en hydrofil polymer. Selv om uttrykkene elastomerogenisk og hydrofilogenisk beskriver de elastomere og hydrofile egenskaper hos materialer nedstrøms fra seg selv, kan elastomerogeniske og hydrofilogeniske materialer også være hydrofile og/eller elastomere. For eksempel kan et hydrofilogenisk materiale i seg selv være hydrofilt, imidlertid må et hydrofilogenisk materiale ikke nødvendigvisk være hydrofilt. Det samme gjelder for elastomerigeniske materialer.

Hydrofile, elastomere fibrøse komponenter som benyttet her henviser til en væskesugende del som har evnen til å absorbere væske og å tjene som ledning for avlevering av slike væsker til et annet materiale. Ordrekkefølgen for ”HEFC” har ingen signifikans. Særlig gir det ingen indikasjon om hvorvidt materialet overveiende er hydrofilt eller overveiende elastomert. For eksempel er uttrykket elastomer, hydrofil fibrøs komponent ekvivalent med hydrofil, elastomer fibrøs komponent. Det samme gjelder for enhver annen permutasjon av ordrekkefølgen. På samme møte er uttrykket elastomerogenisk hydrofilogenisk komponent ekvivalent med hudrofilogenisk elastomerogenisk komponent. Den angjeldende HEFC kan omfatte et hvilket som helst hydrofilt, elastomert materiale, forutsatt at det er i stand til: (1) å kunne spinnes til fiber, og (2) å absorbere og suge opp væsker. Fordelaktig er et slikt materiale også i stand til å motstå belastninger som skyldes dimensjonsforandringer av absorbentkomponenten. Materialer innenfor rammen av oppfinnelsen kan være blandinger av forskjellige typer eller faste oppløsninger av elastomerogeniske og hydrofilogeniske subkomponenter. Alternativt kan slike materialer være kopolymerer av elastomere merer og hydrofile merer, f.eks. vilkårlige kopolymerer, blokk kopolymerer og lignende. I en annen utførelsesform kan oppfinnelsen også inkludere en kopolymer omfattende en eller flere adhesive komponent(er) i tillegg til elastomere og hydrofile komponenter.

Ytterligere materialer innenfor rammen av oppfinnelsen for å tildanne den angjeldende HEFC inkluderer homopolymerer der komponentene er både hydrofile og elastomere. Spesifikke materialer innenfor rammen av oppfinnelsen inkluderer, uten begrensning, zein protein, polyester elastomerer, polydimetylsiloksan, hydrofile poly(eter-ko-ester) elastomerer, silikon-ko-polyetylenglykol elastomerer, polyakrylater, termoplastiske polyuretaner, poly(eter-ko-uretaner) og polyuretaner. Spesielt fordelaktige materialer inkluderer, uten begrensning, poly(eter-ko-uretaner) og polyuretaner.

Et hvilket som helst absorbent materiale kan benyttes som absorbent komponent ifølge oppfinnelsen, forutsatt at det er i stand til å være i fysisk nærhet til HEFC for derved å gi fluid kommunikasjon. Generelt betyr dette at materialet må være fuktbart med en vandig eller annen polarvæske. Mer spesielt har materialer innen rammen av oppfinnelsen fortrinnsvis en høyere væskeholdekapasitet per enhetsmasse enn HEFC. I motsetning til HEFC er ingen spesiell morfologi nødvendig for at absorbentkomponenten skal virke. For eksempel kan absorbentkomponenten uten begrensning være irregulær, amorf, globulær, langstrakt, fibrøs, azimutal, ellipsoid eller sfærisk. Videre er ingen spesielle stress-strain forhold nødvendige når det gjelder ytelsen for absorbentmaterialet. Således kan absorbentmaterialet uten begrensning være i det vesentlige stivt, brettbart, elastisk, gelatinøst, fluid eller sprøtt. Absorbentmaterialer inkluderer uten begrensning polyestere, polyetere, polyester-polyetere, polymerer med pendante syrer eller pendante hydroksyler, polysiloksaner, polyakrylamider, kaoliner, serpentiner, smektitter, glaukonitt, kloritter, vermikulitter, attapulgitt, sepiolitt, allofan og imogolitt, natrium polyakrylater og 2-propenamid-ko-2-propensyre. Spesielt fordelaktige materialer er, uten begrensning, natrium polyakrylater og 2-propenamid-ko-2-propensyre.

Absorbentmaterialet kan ha en hvilken som helst av et antall absorbenser, imidlertid har absorbentmaterialet fortrinnsvis en høyere absorbens enn HEFC. Mer foretrukket er det at absorbensmaterialet er superabsorbent.

Absorbentkomponenten fordeles på en hvilken som helst måte forutsatt at den er i fysisk nærhet til den angjeldende HEFC og resulterer i fluidkommunikasjon med denne. I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelsen legges absorbentmaterialet på overflaten av HEFC. Mer spesielt kan det fysisorberes eller kjemisorberes på overflaten av HEFC, eller kan festes til overflaten på en hvilken som helst annen egnet måte. Alternativt fanges eller innfiltres absorbentmaterialet mekanisk i de hydrofile elastomerfibere. I tillegg ligger en hvilken som helst kombinasjon av arrangementene ovenfor, også innenfor rammen av oppfinnelsen.

Hvilken som helst av de foregående fordelinger kan være fordelaktige, avhengig av de fysiske egenskaper hos absorbentkomponenten. Hvis for eksempel absorbentmaterialet på sikker måte kan festes til den ytre overflaten av de hydrofile elastomerfibere, kan disse fibere belegges med absorbenten. Hvis, i tillegg, masseoverføringshastigheten fra fiberen til absorbentmaterialet er langsom slik at absorpsjon hindres på uaksepterbar måte, kan belegning av absorbentkomponenten på fibrene være fordelaktig.

I en utførelsesform blir en oppløsning av et hydrofilt materiale blandet med en oppløsning av et elastomermateriale, og blandingen av de to spinnes så og gir en fiber omfattende begge materialer. Fibere fremstilt på denne måten kan ha en homogen sammensetning der de elastomere og hydrofile materialer er enhetlig fordelt. Alternativt kan fibrene omfatte veldefinerte faser eller en del av fibrene kan være en homogen, fast oppløsning, og en del kan være faseseparert. I en annen utførelsesform kan fibrene omfatte en blokk kopolymer der blokkene videre omfatter elastomere blokker og hydrofile blokker. Blokkene kan anordnes vilkårlig i en hvilken som helst av et antall egnede mønstre.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en ikke-vevet fiberenhet omfattende minst én fiber og inneholdende en optisk adhesivkomponent, en elastomerkomponent og en hydrofilkomponent. Den minst ene fiber kan inneholde en serie segmenter som et segment som primært eller sågar fullstendig er en adhesivkomponent, et segment som primært eller fullstendig er en elastomerkomponent, og et segment som primært eller fullstendig er en hydrofilkomponent. Når den minst ene fiber har et slikt arrangement av komponenter kan de forskjellige segmenter anordnes på en hvilken som helst av et antall måter, avhengig av behovene ved en spesiell anvendelse. Det er tatt sikte på at et spesielt nyttig arrangement vil inkludere et segment som minst primært er en adhesivkomponent lokalisert nær et segment som i det minste primært er en hydrofilkomponent og som i sin tur er lokalisert nær et segment som i det minste primært er en elastomerkomponent. Komposittfiberen kan også inkludere to eller flere komponenter i et segment av fiber. Sammensetningen for hvert segment og antallet segmenter kan også variere over fiberlengden. I tillegg kan overgangen mellom segmentene være jevn eller brå. Alternativt kan sammensetningen for fibrene være konstant over dens lengde. Ikke-vevd fibrene kan også omfatte et antall fibere der forskjellige fibere, individuelt eller i kombinasjon, mater hver komponent.

Metoder for fremstilling av en ikke-vevet fiberenhet som inneholder en adhesivkomponent, inkluderer den følgende: tildanning av minst én fiber der den minst ene fiber inneholder en adhesivkomponent, en elastomerkomponent og en hydrofilkomponent. Den minst ene fiber kan tildannes ved en hvilken som helst teknikk som er kompatibel med hver av komponentene i fiberen eller fibrene. Det er tatt sikte på at smelteblåsing, NGJ teknikk og elektrospinning er egnede metoder for å tildanne fibere i henhold til adhesivholdige utførelsesformer av oppfinnelsen. Elektrospinning gir spesielle fordeler. Fibere kan også dannes ved andre teknikker inkludert faseseparering, støping i porer og slissing av en film.

Når det dannes fibere med meget små diametere fremstilles det en fibrøs matte med meget små mellomrom og høyt overflateareal. Ikke-vevde fiberenheter er nyttige ved, men ikke begrenset til, medisinske bandasjer, bleier, kvinnehygieneprodukter, absorberende håndklær eller tilsvarende for huden og for transdermale og orale avleveringssystemer for terapeutiske og profylaktiske stoffer. Det er også tatt sikte på at ikke-vevd fiberenhetene også kan benyttes for andre forhold som spill- og sølhåndtering, vanntransport og håndtering i brenselsceller, og for å samle og transportere vann eller andre fluider fra koalesensfiltre.

Når ikke-vevd fiberenhetene danner en medisinsk standard er den resulterende, medisinske bandasje mikroporøs og pustende, men resistent mot høy luftstrøm. Dette er viktige og ønskelige karakteristika for medisinske bandasjer. Generelt ligger porestørrelser for medisinske bandasjer som produseres ved slike teknikker fra 50 nm til 1000 nm, eller 100 nm til 750 nm, eller 250 nm til 500 nm eller sågar 300 til 400 nm. I noen utførelsesformer er porene ifølge oppfinnelsen små nok til å beskytte såret mot bakteriell penetrering i aerosolpartikkel fangemekanismer. Videre, og i enkelte utførelsesformer, kan slike porer også hindre passasje av viralpartikler gjennom bandasjen til såret.

Ikke-vevd mattene eller de fibrøse matter har fordelaktig høye overflatearealer på minst 5 m<2>/g, og mer spesielt 100 m<2>/g for effektiv fluidabsorpsjon og dermal avlevering. De høye overflatearealer kan også gi høy hemostatisk potensial for bandasjen.

Når den benyttes som medisinsk bandasje gir ikke-vevet filterenheten større vanndamppermeabilitet, uttrykt ved vanndamp fluks enn kommersielle barrierefilmbandasjer. I en utførelsesform danner den elektrospunne, fibrøse matten en medisinsk bandasje som har en vanndampfluks som minst er ti ganger større enn den til faste filmbarriebandasjer. Fortrinnsvis tilveiebringer den medisinske bandasjen en minst 30 ganger større vanndampfluks enn en kommersiell barrierefilm. Mer fordelaktig tilveiebringer den medisinske bandasje en minst 30 ganger større vanndampfluks enn den kommersielle barrierefilm.

Den egnede tykkelse for fiberen i bandasjen avhenger av faktorer som de benyttede, fiberdannende materialer, diameteren for fibrene, det strukturelle arrangement for fibrene, størrelsen av porene som dannes av fibrene så vel som den ønskede grad av luftpermeabilitet og beskyttelse mot kontaminanter. For eksempel kan fibrene danne en medisinsk bandasje når de legges på dette belegningsnivået helt ned til 0,1 g/m<2>.

Fibrene kan også legges på ved et beleggsnivå på mellom 0,1 og 100 g/m<2>.

Ved en tykkelse gir fibrene i den medisinske bandasje mer enn 97 prosent filtreringseffektivitet mot aerosoler med en diameter på 0,5 µm og 20 µm. Ved en annen tykkelse gir fibrene mer enn 97 prosent filtreringseffektivitet mot aerosoler med diameter mellom 0,1 µm og 20 µm. Fibrene kan også legges på i tykkelser som gir vesentlig fullstendig filtrering av aerosoler mellom 0,5 og 20 µm i diameter eller også 0,1 µm til 20 µm i diameter.

Mens den medisinske bandasje gir en effektiv barriere mot kontaminering tillater den også passasje av luft. Dette tillater at oksygen penetrerer bandasjen og kommer i kontakt med et sår, et brannsår eller annet beskyttet område for derved å tillate akselerert heling og redusert sannsynlighet for infeksjon, sammenliknet med sårbandasjer som ikke tillater luftstrøm til det beskyttede området. I et eksempel tilveiebringer den medisinske bandasje en luftstrømresistens på mindre enn 5x10<9>m<-1>. Fortrinnsvis har den medisinske bandasje en luftstrømresistens på mindre enn 2x10<8>m<1->. I nok et eksempel har den medisinske bandasje en luftstrømresistens på mindre enn 2x10<7>m<-1>.

Fibrene og de resulterende medisinske bandasjer og andre ikke-vevde fiberenheter er av lettvekt, oksygen- og fuktighetspermeable, men beskytter allikevel mot luftborede kontaminanter som støv, mikrober og/eller andre infektiøse midler. Evnen hos den fibrøse matte til å transportere og å avlevere terapeutiske additiver til sete for et sår, er også viktig. Evnen til å transportere og å avlevere additiver kan kontrolleres via valg av polymerbærer, densitet og tykkelse for ikke-vevet arket av fibere og/eller sjikting av forskjellige fibrøse mattefibersammensetninger.

Når det gjelder fibere som benyttes i en medisinsk bandasje vil det forstås at fibrene kan være tørre og å danne sterke, fibrøse matter. I enkelte tilfeller kan det imidlertid benyttes en våtfiber. Selv om våtfibere kan være sterke er våtfibere generelt mykere og tilpasser seg den overflate av substrater, hvorpå de påføres bedre enn tørrfibere. Andre fordeler kan inkludere de som er angitt tidligere i diskusjonen ovenfor i forbindelse med US 4.043.331. I ethvert tilfelle tillater evnen til å danne fibere direkte på overflaten av et sår en forbedret fleksibilitet i sammensetningen av fibrene, forbedret porøsitet i den fibrøse matte og forbedret styrke, alt på en rask og rimelig måte. Ved direkte å bringe fibrene på et sår kan videre fibrene med fordel plasseres i intim og formtilpasset kontakt med den totale såroverflate, selv hvis friskt vev er dypt inne i såret. Dette muliggjør effektiv fjerning av døde celler, fluid eller bakterier fra dypt inne i såret når bandasjen forandres og reduserer eller eliminerer derved behovet for spesialbehandling av såret. Direkte kontakt med overflaten av såret vil også muliggjøre forbedret medikamentavlevering til såret. Til slutt vil det erkjennes at direkte påføring gir forbedret og i realiteten inherent sterilitet for fiberen og derfor bandasjen, noe som eliminerer behovet for gammastråling eller andre behandlinger for å desinfisere bandasjematerialet. I tillegg kan kontrollert generering av ozon eller andre aktive spesier benyttes for å understøtte sterilisering.

Elektrospinning av en sårbandasje på plass over et sår begrenser imidlertid de typer oppløsningsmidler som kan benyttes til kun de som er kompatible med huden eller annet vev, på hvilke bandasjen legges. Eksempler på slike oppløsningsmidler inkluderer vann, alkoholer og aceton. På samme måte, og fordi typene av brukbare oppløsningsmidler er begrenset, er typene additiver som for eksempel absorbenter, baktericider og antibiotika, som kan benyttes i forbindelse med polymerer, også begrenset til de som er oppløselige, eller danner en stabil dispersjon i det spesielt benyttede oppløsningsmiddel. På tilsvarende måte er typene polymerer som kan benyttes også begrenset til de som er oppløselige i et hud- eller vevkompatibelt oppløsningsmiddel. Biokompatible polymer/oppløsningsmiddelkombinasjoner inkluderer for eksempel poly(etylenimin)/etanol, poly(vinylpyrrolidon)/etanol, polyetylen oksid/vann, og poly(2-hydroksymetakrylat)/-etanol pluss syre. Mens fibere fra en slik kombinasjon er ikke-reaktive i spunnet tilstand kan en eksponering av fibrene til fluider, enten fra et sår eller fra eksterne kilder, forårsake en lokal pH forandring fra nøytral eller nær nøytral til en som er sur eller alkalisk, avhengig av fiberens sammensetning. Når for eksempel poly(etylenimin) fiber eksponeres til et fluid vil den delta i protonoverføring og derved gi en alkalisk pH verdi i fluid som er i kontakt med polymeren.

I en utførelsesform omfatter bandasjen også et lukket celleskum for å beskytte det behandlede området mot mekaniske forstyrrelser og/eller for å gi termisk isolasjon.

Utførelsesformer som omfatter en adhesivkomponent, kan inkludere minst én fiber dannet fra en blanding av et antall hydrofile polymerer, elastomere polymerer og polymerer med adhesivegenskaper. Det fiberdannende materialet kan eventuelt blandes med et hvilket som helst antall medisinsk riktige sårbehandlinger, inkludert analgetika og andre farmasøytiske eller terapeutiske additiver. Slike polymermaterialer som er egnet for elektrospenning til fibere kan for eksempel inkludere de inerte polymerstoffer som er absorberbare og/eller bionedbrytbare, som reagerer godt med valgte organiske eller vandige oppløsningsmidler, eller som tørker hurtig. I det vesentlige, alle organisk eller vandig oppløselige polymerer eller dispersjoner av slike polymerer med et oppløselig eller uoppløselig additiv som er egnet for topisk, terapeutisk behandling av et sår, kan benyttes. Benyttet i anvendelser andre enn medisinske bandasjer, kan andre additiver benyttes. For eksempel ved spill- og sølhåndtering kan partikler som er nyttige for absorbering av en spesiell type forbindelse innkapsles i en av polymerkomponentene. For eksempel kan en ikke-vevet fiberenhet som er nyttig for å håndtere spill av hydrofobe forbindelser ha en forbindelse som absorberer hydrofobe forbindelser innkapslet i en av polymerkomponentene i enheten.

Bandasjen kan inkludere en blanding av nanofibere som er elastomere og enten hydrofile eller hydrofobe med tilfestede hydrofile partikler. For eksempel kan Waterlock<®>polymer (Grain Processing Corp., Muscatine, IA) innarbeides i en meget hydrofil bandasje som kan holde fast opptil 60 ganger eller mer av sin tørrvekt av vann. Et slikt elastomer, vannholdig sårbandasjemateriale kan tilveiebringe et reservoar av vann og understøtte fluidstrøm drevet ved å alternere kompresjon og ekspandering av bandasjen. Et slikt bandasjemateriale kan også gi transport av terapeutiske stoffer til såret og transport av oppløselige eller vanntransporterbare biprodukter ved helingen, bort fra såret.

Det er tatt sikte på at andelen av hver komponent i ikke-vevet fiberenheten kan variere i henhold til de spesielle krav ved en spesifikk typeanvendelse. Det er også tatt sikte på at andelen av hver komponent i bandasjen kan variere i ikke-vevet fiberenheten per se, slik at sammensetningen av denne på en overflate skiller seg fra sammensetningen av enheten på en annen overflate. For eksempel kan en eller flere fibere primært laget av en elastomerpolymer danne en overflate av bandasjen som er lengst borte fra såret.

Prosentandelen elastomerpolymer som er tilstede i fibrene i denne del av bandasjen kan nå opp til å inkludere 100 prosent. I det indre av bandasjen kan en eller flere fibere med økende mengder av hydrofil polymer være tilstede. Prosentandelen av hydrofil polymer som er tilstede i en fiber ved denne del av bandasjen kan nærme seg å inkludere 100 prosent. Tykkelsen for denne del av bandasjen kan også variere i henhold til de ventede behov for en spesiell anvendelse. Fiberen eller fibrene på overflaten av bandasjen som skal bringes i kontakt med pasienten kan inneholde en økende mengde polymer med adhesivegenskaper. Prosentandelen adhesiv polymer som benyttes i fiber i denne del av bandasjen vil variere med behovet for aggressiv eller ikke-aggressiv adhesjon, men kan nærme seg og inkludere 100 prosent. Overgangen fra en type polymer til en annen kan være gradvis idet det ikke fremstilles noen distinkte sjikt av fibertype i bandasjen, eller overgangen kan være brå for derved å gi distinkte sjikt i bandasjen. Den polymere fiberen kan legges på under sterile betingelser. Alternativt kan sammensetningen for minst én fiber være konstant langs fiberlengden.

Som beskrevet i større detalj nedenfor antas den hydrofile komponent, når den kommer i kontakt med vann, å absorbere vannet og å ekspandere og derved omgi adhesivkomponenten, mens man hindrer adhesivet fra adhering til overflaten av såret. Den hydrofile komponent holder også bandasjen fuktig, letter bevegelse av vann til den ytre overflate av bandasjen og letter bevegelsen av terapeutiske stoffer gjennom bandasjen. Eksempler på egnede, hydrofile polymerer inkluderer, men er ikke begrenset til, lineær poly(etylenimin), cellulose acetat eller andre podede cellulosestoffer, poly (hydroksyetylmetakrylat), poly (etylenoksid), poly vinylpyrrolidon, polyuretaner, polypropylenoksyder og blandinger eller kopolymerer derav. Den hydrofile komponent kan også være en vannabsorberende gel som Waterlock<®>polymer eller karboksymetyl cellulose. Den hydrofile komponent kan innarbeides i fibrene, festes til overflaten av fibrene eller fysisk holdes mellom fibere.

Den elastomere komponent gir mekanisk styrke til bandasjen, og også evnen til tilpasning til hud som strekker seg. Mekanisk styrke trengs ikke bare for å holde enheten på plass under bruk, men også for å lette fjerning av bandasjen når den må skiftes. Eksempler på egnede elastomerpolymerer inkluderer, men er ikke begrenset til, polyuretaner, polyestere, polyanhydrider, polyamider, polyimider og blandinger og kopolymerer derav.

Noen utførelsesformer kan også inkludere en eller flere adhesivkomponenter for å adhere enheten til et substrat. Egnede polymerer med adhesive egenskaper inkluderer, men er ikke begrenset til homopolymerer og kopolymerer av akrylater, polyvinylpyrrolidoner og silikoner og blandinger derav. Adhesiver kan være en fiber som gir et åpent nettverk og som fester bandasjen til såret på mange punkter, men som tillater vesentlig passasje av fluider gjennom mellomrom i adhesivnettverket.

Polymeren som inneholdes i fiberen kan også bidra til mer enn én komponentkategori. For eksempel kan en akrylatblokk kopolymer benyttes. I et slikt tilfelle bidrar akrylatblokken til adhesivegenskaper, mens kopolymerblokken bidrar til de hydrofile egenskaper.

Uten noe ønske om å være bundet til noen spesiell teori antas det at komponentene i de fiberdannende polymerer skaper strukturer inne i fibrene ved faseseparering, og som er i form av staver, partikler, ark eller andre geometriske former. Det antas også at ved fukting kan den hydrofile komponenten svelle og ekspandere på en måte som fysisk forhindrer at adhesivkomponenten kommer i kontakt med en substrat overflate. Derved vil en medisinsk bandasje adhere til uskadet hud fordi den hydrofile polymer ikke har vært i kontakt med vann og ikke har svellet for å omgi adhesivkomponenten. Bandasjen vil ikke adhere til et sår eller vev på et tidlig tidspunkt av helingen, fordi fuktighet fra såret kommer i kontakt med den hydrofile komponent vil på denne måten på den annen side svelle og interferere med adherensen av adhesivet til såret.

På samme måte vil tilsiktet fukting av en del av bandasjen som ellers ville adhere til huden forårsake at de hydrofile områder sveller. Slik fukting og svelling gjør bandasjen lett å fjerne. Fordelaktig bør utilsiktet fukting unngås for å holde bandasjen på plass.

Ikke-vevet filterenheten kan også benyttes for andre anvendelser. For eksempel kan fiberenheten benyttes for avlevering av pesticider, næringsstoffer eller andre ønskede forbindelser til avlinger. Fiberenheten kan adhere til avlingen i tørr tilstand, men kan lett fjernes ved vasking med vann. Enheten kan også benyttes som en type svamp eller veggløs flaske for å absorbere eller inneholde vann eller andre væsker. Fiberenheten kan derfor være nyttig i bleier, personhygieneprodukter, absorberende håndklær og lignende.

Foreliggende beskrivelse tilveiebringer også en fremgangsmåte for fremstilling av en ikke-vevet fiberenhet der metoden omfatter å tilveiebringe minst ett fiberdannende materiale inneholdende en adhesivkomponent, en elastomerkomponent og en hydrofilkomponent, og å danne minst én fiber fra det fiberdannende materialet. Fiberenheten kan dannes fra polymerer som er uoppløselige i enten organiske eller vandige oppløsningsmidler. Det fiberdannende materialet kan tilveiebringes i et oppløsningsmiddel som for eksempel en alkohol, etylacetat, aceton eller tetrahydrofuran (THF), eventuelt kan oppløsningsmiddelet være biologisk kompatibelt.

Fremgangsmåtene ifølge beskrivelsen kan eventuelt inkludere et behandlingstrinn for å tilveiebringe en eller flere ønskede egenskaper i bandasjen etter dannelse av fibrene. For eksempel kan fiber som inneholder et vannoppløselig materiale fornettes for å danne vannuoppløselige fibere. I et annet eksempel kan fiberen behandles for å inkludere et terapeutisk eller farmasøytisk produkt. Lineær polyetylenimin kan behandles med nitrogenoksyd for å danne for eksempel lineært polyetylenimin diazeniumdiolat.

Som nevnt ovenfor kan de relative mengder av den adhesive komponent, elastomerkomponent og den hydrofile komponent variere med tid under fiberdannelsen. Slik tidsavhengig variasjon kan gi ikke-vevet fiberenhet hvori sammensetningen ved en første overflate skiller seg fra sammensetningen ved en andre overflate. For eksempel kan en eller flere fibere være elektrospunnet primært fra en elastomer polymer for å danne en overflate av en medisinsk bandasje som ikke kommer i kontakt med pasienten. Når fiber elektrospennes for å danne det indre av bandasjen kan en økende mengde hydrofil polymer benyttes for å danne fiberen. Etter at en tilstrekkelig fiber inneholdende hydrofil polymer er innarbeidet i bandasjen, kan en økende mengde polymer med adhesivegenskaper benyttes for å danne fiberen i bandasjen.

Overgangen fra en type polymer til en annen kan være gradvis (dvs. en konstant gradient mellom polymertypene), og som ikke gir noen distinkte sjikt av fibertype i bandasjen. Alternativt kan overgangen være brå og derved gi de distinkte sjikt i bandasjen. Slike brå overganger kan oppnås ved bruk av en trinnet konsentrasjonsgradient fra en polymer til en annen, eller en fullstendig overgang fra en polymer til en annen i et enkelt trinn. Overgangen mellom områder i bandasjen kan også være resultatet av en ikke-konstant eller ”forskjøvet” gradient mellom to polymertyper.

Andre variasjoner eller kombinasjoner av overganger kan benyttes ved denne metode. Videre kan sjiktene i sentrum av bandasjen skille seg fra dem i andre deler av bandasjen ved å kontrollere posisjonen for fiberstrålen med for eksempel et elektrisk felt eller luftstrømmer.

I en utførelsesform fremstilles en medisinsk bandasje i henhold til følgende metode. Minst én fiber elektrospinnes fra en elastomer polymer, for eksempel elastomer polyuretan, under betingelser som gir en fiber inneholdende et overskudd av oppløsningsmiddel (dvs. en våtfiber), enten i hele fiberen eller kun på fiberoverflaten. Våtfiberen eller –fibrene samles på en mottaker som en ikke-klebrig film. Den samlede våtfiber fil smelte sammen på krysningspunkter ved høye temperaturer for å gi en fibrøs film med en høy vanndamptransmisjonshastighet og luftpermeabilitet. Betingelsene for elektrospinning blir så forandret, slik at en tørrfiber mottas på våtfiberen. Dette kan oppnås for eksempel ved å øke avstanden mellom elektrospinninginnretningen og mottakeren. Når et sjikt av tørrfiber legges på våtfiberen blir sammensetningen for polymeren forandret til en hydrofil polymer, for eksempel hydrofilt polyuretan. Denne andre polymer kan innføres via en trinngradient, en konstant gradient, en forskjøvet gradient eller en hvilken som helst kombinasjon derav. Konsentrasjonen av hydrofil polymer kan nærme seg og/eller være lik 100 prosent. En på forhånd bestemt mengde fiber avsettes, og deretter forandres sammensetningen for fiberen til en adhesiv polymer. På samme måte som de tidligere overganger mellom polymertyper kan overgangen skje via en trinngradient, en konstant gradient, en forskjøvet gradient eller en hvilken som helst kombinasjon derav. Sammensetningen for denne del av bandasjen kan nærme seg og/eller være lik 100 prosent adhesivpolymer. Adhesivpolymeren danner overflaten av bandasjen som legges mot pasienten.

Beskrivelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for behandling av en pasient omfattende å legge en medisinsk bandasje på et på forhånd bestemt område hos en pasient. Bandasjen inneholder en eller flere fibere og inneholder en adhesivkomponent, en elastomerkomponent og en hydrofilkomponent. Denne metoden kan benyttes for å legge på en eller flere fibere på et brannsår, et sår eller et annet areal som trenger beskyttelse mot kontaminering eller et areal som trenger behandling med terapeutiske eller farmasøytiske forbindelser. Metoden kan inkludere å tildanne minst én fiber på en separat mottaker og så å overføre den minst ene fiber til det på forhånd bestemte område hos pasienten. Alternativt kan metoden inkludere og legge den minst ene fiber direkte på det på forhånd bestemte området, for eksempel ved elektrospinning av fibrene på såret.

Som antydet ovenfor kan andre additiver, enten oppløselige additiver eller uoppløselige partikler, også innarbeidet i væsken(e) som skal omgjøres til den minste ene fiber. I en utførelsesform er disse additiver medisinsk viktige, topiske additiver som tilveiebringes i minst terapeutisk effektive mengder for behandling av en pasient. Spesielle mengder som definerer effektive mengder avhenger av typen additiv og de fysiske karakteristikaene for pasienten og såret. Generelt kan slike additiver innarbeides i fiberen i mengder fra spormengder (mindre enn 0,1 vektdeler per 100 deler polymer) til 500 vektdeler per 100 deler polymer, eller mer. Eksempler på slike terapeutiske additiver inkluderer, men er ikke begrenset til, antimikrobielle additiver som sølvholdige, antimikrobielle midler, og antimikrobielle polypeptider, analgetika som lidokain, oppløselige eller uoppløselige antibiotika som neomycin, trombogeniske forbindelser, salpeteroksyderfrigivende forbindelser som fremmer sårheling som sydnoniminer og diazeniumdiolater, baktericide forbindelser, fungicide forbindelser, anti-virale forbindelser, bakteriostatiske forbindelser, anti-inflammatoriske forbindelser, anti-helmintiske forbindelser, anti-arrytmiske forbindelser, anti-depressiva, anti-diabetika, anti-epileptika, anti-muskariniske forbindelser, anti-mykobakterielle forbindelser, anti-neoplastiske forbindelser, immunosuppressiva, anxiolytiske sedativer, astringenter, β-adrenoseptorblokkerende forbindelser, kortikosteroider, hostesuppressanter, diagnostiske forbindesler, diuretika, antiparkinsonske forbindelser, immunologiske forbindelser, muskelrelaksanter, vasodialoterer, hormoner inkludert steroider, parasympatomimetiske forbindelser, radiofarmaceutika, antihistaminer og andre antiallergiske forbindelser, anti-inflammatoriske forbindelser som PDE IV inhibitorer, neurohormon inhibitorer slik som NK3 inhibitorer, stress protein inhibitorer slik som p38/NK/CSBP/mHOG1 inhibitorer, antipsykotika, xantiner, nukleinsyrer som deoksyribonukleinsyre, ribonukleinsyre og nukelotidanaloger, enzymer og andre proteiner og vekstfaktorer. I tillegg kan utførelsesformer av oppfinnelsen også inkludere ikke-terapeutisk eller inerte bestanddeler som adhesiver, luktstoffer og/eller luktabsorberende forbindelser.

I nok en utførelsesform kan additiver som bidrar til strukturegenskapene for gjenstanden inkluderes. Dette inkluderer små, faste partikler, dispergerte dråper av en ikke-blandbar væske hvor de andre stoffer kan oppløses, fornetningsforbindelser, drivmidler for å skape skum, adhesiver, elastomerer og lignende. Slike bestanddeler kan velges med henblikk på funksjon når det gjelder å beskytte og å hele såret.

Det vil erkjennes at et antall forskjellige typer av fibrøse matter kan fremstilles avhengig av hvordan fibrene produseres og avsettes. I en utførelsesform er væsken som skal omdannes til fiber en blanding av en adhesiv polymer, en hydrofil polymer og en elastomer polymer. Således tilveiebringer et fluid hele den fibrøse matte. Imidlertid er det også tatt sikte på at komposittfibere med forskjellige sammensetninger kan spinnes sammen, eller i sekvensielle sjikt, for å gi en egnet, fibrøs matte.

Metoden for anvendelse av en medisinsk bandasje kan omfatte å legge på minst én fiber på en på forhånd bestemt locus for å gi en fibrøs ikke-vevet matriks. Den på forhånd bestemte locus kan være en eller flere av et sår, et areal som trenger beskyttelse mot kontaminering eller et areal som krever behandling med terapeutiske eller farmasøytiske forbindelser. Bandasjen kan omfatte en hydrofilkomponent, en elastomerkomponent og en adhesivkomponent.

I en annen utførelsesform omfatter en bandasje i tillegg minst ett farmasøytisk eller terapeutisk middel valgt blant antibiotiske forbindelser som baktericide og fungicide forbindelser, bakteriostatiske forbindelser, fornettende forbindelser, analgetiske forbindelser, trombogeniske forbindelser, salpeteroksydfrigivende forbindelser som sydnoniminer og diazeniumbiolater som fremmer sårheling, andre farmasøytiske forbindelser og nukleinsyrer, uten hensyn til oppløseligheten i et biokompatibelt oppløsningsmiddel. I tillegg kan denne utførelsesform inneholde ikke-terapeutisk eller inerte bestanddeler som adhesiver, duftstoffer, luktabsorberende forbindelser. I motsetning til tidligere elektrospunne fibere er additivene ikke begrenset til de som er oppløselige i polymer/oppløsningsmiddelkombinasjonen. I noen utførelsesformer blir uoppløselige additiver kombinert med polymer/oppløsningsmiddelkombinasjonen og innarbeides i fibrene i det vesentlige uforandret fra den form i hvilken de ble tilsatt.

Til slutt tilveiebringer foreliggende beskrivelse også en apparatur for å tildanne minst én komposittfiber. Apparaturen er i stand til å tildanne minst én fiber omfattende en hydrofilkomponent, en elastomerkomponent og en eventuell adhesivkomponent.

Apparaturen omfatter et antall reservoarer for å inneholde mer enn én type fiberdannende materiale og et antall ventiler som hver uavhengig er i kommunikasjon med et reservoar, samt en fiberdannende innretning valgt blant en spinnerett, en NGJ dyse og en elektrospinneinnretning, i kommunikasjon med nevnte ventiler.

En utførelsesform av apparaturen kan beskrives under henvisning til figur 1.

Apparaturen 10 omfatter et første reservoar 12, et andre reservoar 16 og et tredje reservoar 20. Det første reservoar 12 er i fluid kommunikasjon med en første ventil 14. På samme måte er det andre reservoar 16 i fluid kommunikasjon med en andre ventil 18, og tredje reservoar 20 er i fluid kommunikasjon med en tredje ventil 22. De første, andre og tredje ventiler 14, 18 og 22 kan kontrolleres manuelt eller de kan plassers i kommunikasjon med en kontroll 24 for automatisert kontroll. Første, andre og tredje ventiler 14, 18 og 22 er eventuelt i kommunikasjon med et blandekammer 26 som i sin tur står i kommunikasjon med en fiberdannende innretning 28. Alternativt kan en fiberdannende innretning (spinnerett, NGJ dyse eller elektrospinneapparatur) festes til hvert reservoar. Hastigheten for fiberproduksjonen fra hver innretning kan reguleres for å mate den spesielle polymer i nødvendig mengde for å gi den ønskede, rommelige variable struktur. Når den fiberdannende innretning er en elektrospinneinnretning står en energikilde i elektrisk kommunikasjon med elektrospinneinnretningen.

Apparaturen 10 kan benyttes for å danne fibere ved å plassere en elastomerkomponent, en hydrofilkomponent og eventuelt en adhesivkomponent i hvert av reservoarene 12, 16 og 20. De relative mengder av hver komponent som mates til den fiberdannende innretning 28 kontrolleres ved selektiv åpning og lukking av hver av ventilene 14, 18 og 22. De relative mengder av hver komponent kontrollerer sammensetningen for fibrene som fremstilles i fiberfremstillingsinnretningen 28.

Generelt kan fibere fremstilles i henhold til et antall metoder som er velkjent i teknikken inkludert elektrospinning, våtspinning, tørrspinning, smeltespinning og gelspinning. Elektrospinning er spesielt egnet for fremstilling av fibere ifølge oppfinnelsen, da metoden tenderer til å produsere de tynneste fibere (dvs. den fineste denier) blant de foregående metoder. Typiske elektrospunne fibere kan fremstilles med meget små diametere, vanligvis i størrelsesorden 1 nanometer til 3000 nanometer, eller fra 10 til 2000 nanometer, eller fra 25 til 1000 nanometer, eller fra 50 til 500 nanometer eller sågar 5 til 100 nanometer. Ifølge oppfinnelsen omfatter den hydrofile, elastomere fibrøse komponent elektrospinnfibre med en diameter på 1 til 3000 nanometer.

En annen spesielt effektiv metode for å fremstille nanofibere ifølge oppfinnelsen omfatter nanofibere ved gasstrålemetoden (dvs. NGJ metoden). Denne metode er tidligere beskrevet og er velkjent i teknikken. Kort sagt benytter metoden en innretning med et indre rør og et koaksialt ytre rør med en sidearm. Det indre rør er trukket tilbake fra kanten av det ytre rør og danner således et tynt, filmdannende område. Fluid polymer mates gjennom sidearmen og fyller det tomme rom mellom det indre rør og det ytre rør. Polymersmeltet fortsetter å strømme mot effluentenden av det indre rør inntil kontakt med effluentgasstrømmen. Gasstrålen som treffer smelteoverflaten skaper en tynn film av polymersmelte som beveger seg mot effluentenden av røret der det hele slynges ut under dannelse av en turbulent strøm av nanofibere.

Elektrospinning og NGJ teknikker tillater prosessering av polymerer fra både organiske og vandige oppløsningsmidler. Videre forhindrer tilsetning av partikkeldispersjoner og oppløselige ikke-fiberdannende additiver (f.eks. spin dope) til fluidet som skal spinne, ikke dannelsen av fibrøse matter ved bruk av elektrospinning og NGJ teknikker. Derfor kan et vidt spektrum av additiver innarbeides i fibere og innretninger ifølge oppfinnelsen. I henhold til dette kan absorptive additiver inkluderes som for eksempel natrium polyakrylat eller 2-propenamid-co-2-propensyre, blant andre.

Eksempler

Den foreliggende oppfinnelse angår den væskefangende innretningen og dens anvendelser som beskrevet ovenfor. Selv om de følgende eksempler omhandler utførelsesformer som ikke er i samsvar med foreliggende oppfinnelse, tjener de som beskrivelse av generell karakter hvis underliggende læring også kan anvendes i utførelsesformene av foreliggende oppfinnelse. Komposittfibere elektrospinnes fra en THF:etanol oppløsning (30:70) inneholdende Waterlock<®>A-180 og Tecophilic<®>polymerer for å gi ikke-vevd fiberenheter eller -matter. Waterlock<®>polymerer er maisstivelse/akrylamid/natrium akrylat kopolymerer som er tilgjengelige fra Grain Processing Corp. (Muscatine, IA). Waterlock<®>polymerer bidrar med en hydrofilkomponent til den resulterende fiberenhet. Tecophilic<®>er en alifatisk polyeterbasert polyuretan som er tilgjengelig fra Thermedics polymer Proucts (Wilmington, MA), som bidrar med en elastomerkomponent og en hydrofilkomponent til fiberenheten.

Polymeroppløsningen spinnes fra et konisk metallreservoar og gapavstanden varieres med en laboratoriejekk. Metallkonen er hengt opp med metalltråd forbundet med en høyspenningsenergitilførsel. Spenningen og gapavstanden varieres for å gi de beste fibere med høyest hastighet. Aluminiumfolie dekker en målplate og et kvadrat av polyesterduk er anbrakt på toppen av aluminiumfolien på hvilken fibrene samles.

Diameteren for hullet ved spissen av det metalliske reservoar ligger fra rundt 0,5 mm til rundt 1,5 mm. Et større hull velges for høyere viskositetsoppløsninger. Polymeroppløsningen er noe mer viskøs enn vann for å gjøre den brukbar for spinning. I noen utførelsesformer er reservoaret konisk. Imidlertid vil mange former virke like godt. Tilsvarende er i noen utførelsesformer hullet i spissen av reservoaret sirkulært. Imidlertid vil et vidt spektrum av former også være nyttig.

Forholdspolymeren er en 14 vekt-% oppløsning av Tecophilic<®>polymer i etanol:THF (80:20). Denne oppløsning fremstilles som følger. Tecophilic<®>oppløses i utgangspunktet i overskytende THF og konsentreres så ved fordampning. Etanol settes deretter til oppløsningen for å gi de ønskede konsentrasjoner. Det neste trinn er å suspendere absorbentpolymeren, enten Waterlock<®>eller natrium (poly)akrylat (SPA) i etanol og å tilsette Tecophilic<®>oppløsningen. Absorbenten må periodisk resuspenderes, for eksempel ved å snu eller å ryste beholderen noen ganger. Varierende konsentrasjoner av Waterlock<®>i Tecophilic<®>benyttes, nemlig: 0, 7, 30, 47, 71, 85 og 95%, der hver prosentandel er beregnet som vekt-%. En 50:50 vekt-% oppløsning SPA/Tecophilic<®>fremstilles også.

Viskositeten for Waterlock<®>/Tecophilic<®>oppløsningen er slik at det koniske metallreservoar som benyttes kan ha et hull med en diameter rundt 1 millimeter. Alle eksempler spinnes ved en gapavstand på 37 cm og med en spenning på 30 kV ved romtemperatur. SPA/Tecophilic<®>oppløsningen spinnes ved en spenning på 30 kV med en 30 cm gapavstand ved bruk av en kon som har et hull med en diameter på rundt 1,5 mm. En 25 til 30 g andel av fiberdannende oppløsning er nødvendig for å gi en fibrøs matte med dimensjoner på rundt 1 mm x 10 cm x 10 cm, og med en tørrvekt på rundt 2 gram. Fibrene fjernes så fra polyesterduken og skjæres til 1,5 cm kvadrater for testing på absorbens og strekkstyrke. Diameteren for nanofibersegmentene varierer fra 500 til 1500 nm. Tykkelsen for ikke-vevet arket varierer også, men i de fleste tilfeller benyttes det prøver med en tykkelse rundt 1 mm.

Matter av fibere inneholdende 7, 30, 50, 70 eller 85 prosent Waterlock<®>(WL) testes på absorbens av vann og urin mot absorbensen for en matte inneholdende fibere uten Waterlock<®>. Syntetisk urin fremstilles ved tilsetning av de følgende til destillert vann: 25 g urea, 9 g natrium klorid, 2,5 g natrium fosfat, 3 g ammoniumklorid og 3 g natrium sulfitt. Etter at alt er oppløst tilsettes ytterligere destillert vann inntil det totale volum er lik 1 liter.

Testprosedyren er først å veie fiberprøven og så å notere tørrvekten så vel som de begynnende dimensjoner. Fiberprøven plasseres så i et begerglass inneholdende enten vann eller syntetisk urin, og fjernes etter 5 sekunder. Den våte prøve anbringes på et papirhåndkle og overskytende vann tillates å renne av. Prøven veies så og måles. Denne prosess fortsetter der vekt og størrelse noteres etter nedsenkingen i 0,16, 0,5, 1, 2, 5 og 10 minutter. Til slutt blir fiberen senket ned i minst 24 timer for å nå likevektsabsorbens. Absorbensen er definert som:

Q=(W2-W1)/W1

der Q er absorbensen, W1er utgangsvekten og W2er vekten av fibermatten i våt tilstand. Prosent absorbens for hver prøve er vist grafisk i figur 5. Figur 5 viser at tilsetning av Waterlock<®>polymer øker absorbensen for den resulterende fiberenhet. Absorbensen kan også bestemmes ved et antall metoder som er velkjente i teknikken, for eksempel absorbens under belastning, for eksempel absorbens under belastning (AUL), eller et gravimetrisk absorbens analysesystem (GATS).

Fire prøver av hver av Waterlock<®>/Tecophilic<®>kombinasjoner testes, og den midlere absorbens for de fire prøver ved likevekt beregnes. Figur 6 viser en graf for forholdet likevekt:initialabsorbens av vann hos nanofibere inneholdende 0% til 85% Waterlock<®>(WL) på vektbasis.

Fibermattene absorberte fra 400% til 6000% anbrakt i vann og fra 500% til 1250% i syntetisk urin. Figur 5 vsier at nanofibere inneholdende 7% absorbent har meget tilsvarende resultater sammenliknet med de nanofibere som kun er laget av Tecophilic<®>polymer (identifisert som 0% Waterlock<®>i Tecophilic<®>i grafen). Videre er økningen i absorbens med økende mengder absorbent ikke så stor for syntetisk urin som for vann. Figur 5 viser sammenlikningen mellom absorbensen i vann og i syntetisk urin. Etter hvert som mengden absorbent øker, øker differansen mellom absorbens i vann og i syntetisk urin.

Produsentene av Waterlock<®>absorbent indikerer at denne kan absorbere opptil 160 ml vann per gram polymer. Nanofibrene inneholdende HEFC (f.eks. Tecophilic<®>) og absorbent komponent (f.eks. Waterlock<®>) absorberer ikke så meget vann som ren Waterlock<®>i pulverform. Forsøksdata antyder kun 90 ml vann per gram polymer, en reduksjon på 44%. Uten å ønske å være bundet av noen teori antas det at denne reduksjon kan skyldes mekanisk begrensning av absorbentkomponenten på grunn av HEFC, noe som begrenser svelling.

Et mål på absorpsjonsgrad foretas ved å beregne prosentabsorpsjon til kjente tidspunkter. Prosentabsorpsjon er forholdet mellom væske vektøkningen ved et vilkårlig tidspunkt og væske vektøkningen ved likevekt. Innen 5 sekunder når 0%, 7% og 30% Waterlock<®>prøver omtrent den maksimale absorpsjon. Etter hvert som mengden Waterlock<®>øker reduseres hastigheten ved hvilken fibrene absorberer.50% og 70% prøvene absorberer mer enn 75% av sin maksimale absorpsjon etter 5 sekunder. 85% prøven krever 2 minutter for å nå 73% av den maksimale absorpsjon.

Ikke-vevet ark prøvene inneholdende 85% Waterlock<®>er tykkere enn de andre. Prøver fra ikke-vevet arket som benyttes for absorpsjonstesten er generelt rundt 1,0 mm tykk. Av de fire prøver på 85% Waterlock<®>er kun én 1,0 mm tykk. De andre tre har tykkelser på 15 mm, 20 mm og 25 mm. De tykkere sjikt observeres å trenge lengre tid for å nå maksimal absorpsjon enn de tynnere sjikt. Denne variasjon i sjikttykkelse resulterer i store forskjeller i de observerte absorpsjonshastigheter.

Dimensjonene for hver prøve måles i tørr tilstand så vel som ved metning med vann. Dimensjonene analyseres ved å beregne våt/tørrforholdet for arealet og tykkelsen. Når mengden Waterlock<®>i prøvene øker, øker også våt/tørrarealforholdet. Våt/tørrtykkelsesforholdet endres ikke signifikant med Waterlock<®>konsentrasjon. Dette indikerer at nanofibrene som ikke inneholder Waterlock<®>ekspanderer mest i lengde- og bredderetning. Tilsetning av en absorbent gjør at en absorbent forårsaker at nanofibrene øker i lengde, bredde og tykkelse i våt tilstand.

Skanderende elektronmikrografier (SEM’er) av fibermatter ifølge oppfinnelsen oppnås når mattene er i to forskjellige tilstander. Det første mikrografi (vist i figur 3) viser den opprinnelige, elektrospunne fibrøse gel, dvs. før fukting. Det andre mikrografi (figur 4) viser den fibrøse gel etter at vann er absorbert og så fjernet ved vakuum. De opprevne og splittede filmer i figur 4 markerer punktet for absorbentpartikkelen som er fraværende etter fukting og tørking. Det synes som om disse splittede fibere holdt absorbentpartiklene som så kan være fjernet ved fukting. Dette resultat er konsistent med at partiklene er innleiret i HEFC. Mer spesielt synes det som om partiklene er ekspandert i den grad at den har brutt opp HEFC og etterlater en tom film, i hvilken den var innleiret. Alternativt kan de tørre partikler av absorbent være blitt arkstrukturer ved fukting og forblir unnfanget i morfologien etter tørking.

Ideelt sett er en absorbent ikke bare i stand til å absorbere fluider hurtig, men også å motstå mekaniske krefter i våt tilstand. Mekaniske tester gjennomføres som måler mengden stress og strain som den fibrøse matte er i stand til å tåle før den brytes opp. Det benyttes en Instron 5567 mekanisk testmaskin. Prøvestykker som er kompatible med ASTM 5-D638 skjæres fra den fibrøse matte som vist i figur 2. Tykkelsen for den fibrøse matten måles på tre punkter, som er antydet i figur 2 ved tallene 1, 2 og 3. To sorte linjer er anbrakt 10 mm fra hverandre for å måle det området der forlengelsen måles. Arealet mellom de to sorte linjer er vætet med vann i minst ett minutt før gjennomføring av testen fordi absorbenstester viste at 95% av total vannøkning ble oppnådd etter 5 sekunder. Prøvestykkedelene 1 og 3 fuktes ikke og tjenes som feste for grepene i strekktestmaskinen. Tykkelsesmålingen foretas på prøvestykke porsjon 2 av den tørre prøve. Tre prøver av hver av de forskjellige konsentrasjoner av Waterlock<®>/Tecophilic<®>(0, 7, 30, 50, n70 og 85%) gjennomføres. Alle strekkstyrkemålinger foretas med en grepsseparering på 50 mm/minutt.

Prøvestykkene strekkes i en hastighet på 50 mm/minutt. Stress-strain oppførselen for prøver inneholdende 7, 30, 50, 70 eller 85 prosent Waterlock<®>(WL) er vist i figur 7. I henhold til disse data overskrider den deformeringsgrad (dvs. strain) som prøvene kan absorbere 500% i hvert tilfelle. Strekkstyrken for fiberenheten er størst med syv prosent Waterlock<®>, noe som også var større enn Tecophilic<®>prøven (0% WL).

Tecophiic<®>polymeren gir styrke og elastisitet for nanofibrene, mens Waterlock<®>ikke gjør det. Jo høyere konsentrasjon av Waterlock<®>, desto svakere blir nanofibrene som vist i figur 7. Nanofibrene inneholdende høye mengder av Waterlock<®>, dvs.70% og 80%, er ikke mekanisk sterke, og brekker under 0,5 MPa. De uten Waterlock<®>i det hele tatt, eller kun 7%, brekker ikke før stressverdien når 2-3 MPa.70% og 80% Waterlock<®>prøvene har også den laveste strain ved bruddpunktet.

I henhold til disse data overskrider mengden deformering (dvs. strain) som prøvene undergår før brudd, 500% i alle prøver. Strekkstyrken for fiberenheten er størst med 7% Waterlock<®>, noe som også er større enn den til prøven i det vesentlige bestående av Tecophilic<®>polymer og i det vesentlige er fri for Waterlock<®>. For både 70 og 80% Waterlock<®>prøvene er bruddpunktet strain rundt 600%. Prøver inneholdende lavere konsentasjoner av Waterlcok<®>brekker alle rundt 850 til 900%.

Den totale mengde absorbentmateriale som går tapt fra nanofibermatriksen, måles. En prøve tas fra den fibrøse matte, veies og anbringes så i en beholder med kjent masse. Prøven blir så nedsenket i en vannmengde i rundt 24 timer, hvoretter prøven fjernes og gjenværende oppløsning fordampes. Mengden rest som er tilbake etter fordamping måles og sammenliknes med fibermattens utgangsmasse:

m

% utlukbart materiale = rest x 100

mi , fibermatte

Prosent utlukbart materiale lå fra 1,58% til 4,46%, noe som er akseptabelt.

Signifikansen for prosent utlukbart materiale stammer fra det faktum at absorbenten generelt er innleiret i den fibrøse komponent i en viss grad. Hvis det fibrøse materialet er tilstrekkelig sterkt vil det motstå brudd når absorbenten ekspanderer på grunn av væskeopptak. Omvendt vil det fibrøse materiale ventes å brytes og frigi absorbenten hvis det ikke er tilstrekkelig sterkt. I praksis er det vanskelig fullstendig å eliminere brudd; imidlertid har formuleringer som viser bedre styrke en tendens til å vise mindre brudd og derfor mindre utlukbart materiale.

Den foreliggende beskrivelsen omfatter en bandasje som er meget absorbent og også sterk i våt tilstand, en bleie som er meget absorbent og allikevel sterk i våt tilstand, og en sterk absorberende og sterk innretning for å absorbere spillvæsker. Slike væsker inkluderer, uten begrensninger, risikokjemikalier, biorisikomaterialer, husholdningselementer, næringselementer og husholdnings- eller industrielle rengjøringsmidler. Den foreliggende beskrivelsen omfatter ytterligere en innretning for rengjøring, for eksempel et moppehode, en tørkeklut, en sanitærklut eller en gulvvoksingsinnretning. Den foreliggende beskrivelsen omfatter ytterligere et toalett- eller personhygieneprodukt som uten begrensning inkluderer et sanitærbind, en tampong eller en svamp for vasking.