可重復(fù)使用警用防疫防護(hù)服的研制

王懷穎 王勁 何湘

1.公安部第一研究所 2.北京中天鋒安全防護(hù)技術(shù)有限公司

引言

新型冠狀病毒感染的肺炎疫情爆發(fā)以來，廣大一線民警和輔警身處抗疫一線，工作強(qiáng)度高，環(huán)境危險，公安抗疫防護(hù)形勢危急。國內(nèi)公安疾控防護(hù)裝備的研發(fā)處于空白狀態(tài)，除部分特殊警種配備有專用防毒面具外，大部分公安民警均未配備專用防疫裝備。目前使用的醫(yī)用一次性防護(hù)服不能完全滿足疫情下公安人員所處的復(fù)雜執(zhí)法環(huán)境和執(zhí)法內(nèi)容的要求，存在耐久性差、不能重復(fù)使用、穿脫不便、靈巧性差、影響通訊、長期穿戴后悶熱、與單警裝備集成度低等問題[1]。結(jié)合一線民警勤務(wù)工作和應(yīng)對疫情防疫的緊迫需要，研究新型警用綜合防護(hù)服的功能定位，并采用先進(jìn)的防護(hù)材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，綜合考慮防護(hù)服的防護(hù)性能和勤務(wù)性能，研發(fā)疫情環(huán)境下可重復(fù)使用警用防疫防護(hù)服（以下簡稱警用防疫服）及洗消配套設(shè)備，有效保障抗疫工作中民警的人身安全。

一、警用防疫服性能要求

自2019年爆發(fā)新型冠狀病毒疫情以來，給世界人民造成了非常嚴(yán)重的困擾和災(zāi)難。如圖1所示，新冠病毒直徑為50~200nm，具有四種結(jié)構(gòu)蛋白，分別為S刺突蛋白、E包膜蛋白、M膜蛋白和N核衣殼蛋白，N核衣殼蛋白保存著RNA基因組，而S、E和M蛋白共同形成病毒包膜。因此，根據(jù)新冠病毒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在選擇防護(hù)服材料時，過濾層材料的孔徑應(yīng)小于新冠病毒最小尺寸（≤50nm）；在選擇消殺方案時，應(yīng)使用經(jīng)證明具有針對包膜病毒活性的適當(dāng)消毒劑，如次氯酸鹽（漂白劑）、酒精、過氧化氫、季銨鹽化合物和酚類化合物等[2]。

目前，境外輸入性風(fēng)險較大，國內(nèi)疫情受到國際疫情防控成效的高度影響。根據(jù)國家衛(wèi)生健康委發(fā)布的《新型冠狀病毒肺炎防控方案（第七版）》，新型冠狀病毒肺炎的主要傳播途徑為經(jīng)呼吸道飛沫和密切接觸傳播，但是特定條件下接觸病毒污染的物品和暴露于病毒污染的環(huán)境可造成接觸傳播或氣溶膠傳播。

在進(jìn)行人體防護(hù)時，首先應(yīng)當(dāng)使病毒或飛沫不易沾附在防護(hù)服裝表面，沾附的病毒可通過洗滌、消毒或殺菌等方法去除；其次應(yīng)能防止病毒穿透織物，同時防護(hù)服還應(yīng)能保持足夠的耐用性和力學(xué)性能。根據(jù)上述要求，警用防疫服應(yīng)采用高性能隔離層，并結(jié)合相應(yīng)的功能整理，再采用適當(dāng)?shù)膹?fù)合工藝，以達(dá)到過濾阻隔、防油拒水、抗血污滲透、耐洗消、透氣舒適等功能。

在進(jìn)行警用個體防護(hù)裝備設(shè)計(jì)時，需考慮以下五個方面的質(zhì)量要求：一是防護(hù)性要求，其防護(hù)面積和防護(hù)能力應(yīng)達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求；二是舒適性要求，穿戴在身體上應(yīng)透氣、柔軟、質(zhì)輕、薄而不臃腫；三是便利性要求，要容易穿脫、移動靈活；四是環(huán)境適應(yīng)性要求；五是適用各警種的特殊需求。除此之外，警用防疫服還應(yīng)采用機(jī)械性能、透濕性、耐溫性等相對較高的面料，以達(dá)到結(jié)實(shí)、耐用、長久穿著等綜合要求。

二、警用防疫服研制過程

（一）外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

警用防疫服以滿足特殊疫情地區(qū)執(zhí)勤時使用，保護(hù)公安民警在特殊環(huán)境中免受疫情和惡劣天氣的傷害，以達(dá)到執(zhí)行防疫任務(wù)時的穿著需要。在公安疾控防疫防護(hù)服的設(shè)計(jì)過程中，先后完成了分體式風(fēng)衣款、分體式夾克款、連體式普通款和連體式手足防護(hù)款等四款設(shè)計(jì)方案，通過廣泛征求一線民警建議，充分考慮警用裝備的特點(diǎn)和公安勤務(wù)使用的一線實(shí)戰(zhàn)需求，最終采納了圖2的連體式設(shè)計(jì)方案。

警用防疫防護(hù)服實(shí)物如圖3所示，主要外觀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

（1）外觀設(shè)計(jì)簡潔、大方、美觀，彰顯警察威嚴(yán)。

（2）采用警藍(lán)色和橘黃色兩種配色方案，警藍(lán)色為警服顏色，在普通場合使用；橘黃色在環(huán)境復(fù)雜場合使用，更為顯眼，易于辨識。

（3）結(jié)構(gòu)采用三維立體連體式設(shè)計(jì)，魔術(shù)貼加密封拉鏈，摒棄常規(guī)防護(hù)服厚重、肥大的不足，更加突出輕便靈活、舒適的要求；肩部掛袢設(shè)計(jì)，便于攜帶單警執(zhí)勤裝備；內(nèi)層腰部位增加防風(fēng)、防滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)有抽繩可調(diào)節(jié)腰圍；帽檐設(shè)計(jì)可降低雨水對視線的阻擋，也可有效減少陽光直射對視線的影響及紫外線對面部的傷害。

（4）在前胸、后背、手臂等部位增加了警用標(biāo)識和反光條，起到警示作用，標(biāo)識尺寸符合相關(guān)警用標(biāo)準(zhǔn)；前胸和后背相關(guān)位置設(shè)置身份識別標(biāo)識，便于在全防護(hù)的情況下辨識警員身份。

（二）材料設(shè)計(jì)

一次性使用的防護(hù)服通常由非織造布或非織造布通過覆膜工藝形成的復(fù)合材料制成，多以滌綸、粘膠等纖維為原料，采用浸漬粘合法、泡沫浸漬法、熱軋法、水刺法和閃蒸法等工藝生產(chǎn)，特點(diǎn)是手感柔軟、透氣性好，屬于即棄型，無法重復(fù)使用[5]。

重復(fù)性使用的防護(hù)服通常采用多層復(fù)合膜材料，同時能滿足阻隔病毒和血液透過，又能透濕的材料只有聚氨酯膜和聚四氟乙烯膜[6]。如圖4所示，TPU膜的表面結(jié)構(gòu)致密無孔，耐靜水壓高，對直徑為50~200nm新冠病毒具有優(yōu)異的阻隔性能。PTFE膜為微孔薄膜，孔徑（0.1~0.3μm），介于水蒸氣（0.0004μm）和水滴（≥20μm）直徑之間，具有蜘蛛網(wǎng)狀的微孔結(jié)構(gòu)表面形態(tài)，此結(jié)構(gòu)決定了膜的防水透濕性能的好壞。由于其孔徑略大于新冠病毒最小直徑，單純的PTFE膜無法阻隔新冠病毒穿透，通常需增加PU/TPU涂層形成復(fù)合膜或共同拉伸膜使用[7]。兩者相比，TPU膜具有良好的拉伸性能、優(yōu)異的防水性，且成本低、技術(shù)成熟，但透濕性能較差[8]。

通過綜合考慮防護(hù)性能、舒適性和材料成本，研制的警用防疫服面料具有良好的變形舒適性；采用超強(qiáng)防潑水面料和TPU覆膜，耐水洗性強(qiáng)，無氟、綠色環(huán)保。采用的TPU膜成熟環(huán)保，彈性好、物性佳，具有高張力、高拉力、強(qiáng)韌和耐老化、耐低溫等卓越特性。

（三）消殺流程與設(shè)備

可重復(fù)使用警用防疫服解決了一次性防護(hù)服的力學(xué)性能差和不能重復(fù)利用等問題，但也存在重復(fù)消殺使用的難題。通過合理調(diào)配洗消劑組份，根據(jù)不同的應(yīng)用場景需要設(shè)計(jì)不同的移動載體和噴淋結(jié)構(gòu)，采用專用智能消毒方艙和消毒衣柜，結(jié)合科學(xué)的洗消流程（如圖5所示），達(dá)到對警用防疫服消殺重復(fù)使用的目的。

供穿防護(hù)服的工作人員進(jìn)出消殺用的智能消毒方艙應(yīng)設(shè)立在場所或單位的出入口。消毒方艙具備兩種不同形式的消毒功能，一是霧化消毒，能夠依附到人體或衣物外表，對病菌進(jìn)行消殺而不會弄濕衣物；二是噴淋消毒，針對穿防護(hù)服的工作人員，通過噴嘴噴射出大量消毒液，對工作人員進(jìn)行360度立體全方位無死角消殺。消毒液采用對人體無毒無刺激的復(fù)合雙鏈季銨鹽，具備快速高效殺菌效果。

消毒衣柜應(yīng)放在緩沖區(qū)，脫下防護(hù)裝備后及時放入消毒衣柜消殺烘干。消毒柜能夠霧化消毒液，使防護(hù)裝備長期沉浸在消毒霧氣中，達(dá)到消毒殺菌的效果，同時通過熱風(fēng)對防護(hù)服進(jìn)行烘干。防護(hù)裝備消毒柜的消殺方式取代了傳統(tǒng)的洗滌式消殺，避免了洗衣機(jī)滾動時產(chǎn)生的拉扯力對防護(hù)服造成的傷害，使防護(hù)服更加經(jīng)久耐用。

（四）防護(hù)產(chǎn)品創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價值

1.直接經(jīng)濟(jì)效益

使用一次性防疫服：以一件醫(yī)用一次性防疫服100元計(jì)算，一個小區(qū)卡口至少20人，每天需要更換一件防疫服需要花費(fèi)2000元，按照疫情防控30天封閉計(jì)算，共需支付防疫服采購費(fèi)用60000元。

多次重復(fù)使用的防疫服：按一件500元計(jì)算，20人卡口30天防疫封閉期共需10000元費(fèi)用，比穿著一次性防疫服降低50000元的采購經(jīng)費(fèi)。

2.間接經(jīng)濟(jì)效益

防疫服配套使用的消毒方艙和消毒柜作為可移動的消毒器材對防疫服實(shí)施全方位無死角消毒和存放，保證防疫服使用的時時高效性。作為應(yīng)急儲備物資相對其他廠商消殺率可高達(dá)99.00%。

3.社會效益

一次性防疫服使用后不能及時得到回收和降解，作為醫(yī)用廢棄污染物對環(huán)境影響巨大。多次重復(fù)使用的防疫服減少了環(huán)境的污染更加環(huán)保，滿足了構(gòu)建節(jié)約型社會的需求。

（五）檢測及性能指標(biāo)

國內(nèi)還沒有適用可重復(fù)使用防護(hù)服的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要參考了GB 19082《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》，以及美國國家防火協(xié)會NFPA 1999 《Standard on Protective Clothing and Ensembles for Emergency Medical Operations》和歐盟EN 14126 《Protective Cothing-Performance Requirements and Tests Methods for Protective Clothing Against Infective Agents》，根據(jù)可重復(fù)使用防護(hù)服性能的有關(guān)規(guī)定，制定了企標(biāo)，以此為檢驗(yàn)/判定依據(jù)，對洗消前和經(jīng)過30次洗消循環(huán)處理后的警用防疫服樣品分別進(jìn)行了試驗(yàn)。

利用智能消毒方艙和防護(hù)裝備消毒柜，同時也設(shè)計(jì)消毒液噴淋烘干消殺流程后，防護(hù)服結(jié)構(gòu)均無明顯變化，拉鏈、魔術(shù)貼等部件功能正常；面料無明顯分層、起泡、破損等現(xiàn)象；粘合或熱合等加工處理后的部位，平整、密封、無氣泡、表面無脫落等情況。

樣品經(jīng)過第三方檢測機(jī)構(gòu)檢測，結(jié)果表明洗消處理前后斷裂強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力、耐磨性等力學(xué)性能以及色牢度無明顯變化，關(guān)鍵部位抗?jié)B水性能、過濾效率有所下降，抗合成血液穿透性能由6級下降至3級，但仍高于GB 19082對一次性防護(hù)服規(guī)定的性能指標(biāo)。

三、總結(jié)和展望

可重復(fù)使用警用防疫防護(hù)服的研發(fā)是針對抗疫一線公安民警勤務(wù)工作迫切需求，通過開展防疫和洗消技術(shù)研究而迅速完成，現(xiàn)已進(jìn)入批量化生產(chǎn)、小范圍應(yīng)用階段。北京市新發(fā)地聚集性疫情爆發(fā)期間，在豐臺分局進(jìn)行了小規(guī)模試用，裝備的防護(hù)性能和服用性能受到一線民警的高度好評。

下一步工作展望：（1）加強(qiáng)對舒適性的研究，進(jìn)一步提高透濕性和耐久性；（2）擴(kuò)展裝備的多功能性，如結(jié)合抗菌、阻燃等功能整理；（3）盡快形成行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和配備標(biāo)準(zhǔn)，使警用防疫服等疾控防護(hù)裝備和其他防護(hù)裝備一樣，成為民警的必備裝備；（4）完善產(chǎn)品系列，形成集化學(xué)、生物、放射、核（CBRN）防護(hù)為一體的執(zhí)法套裝，確保對涉及CBRN潛在威脅的犯罪事件做出反應(yīng)的執(zhí)法人員能配備上相應(yīng)的防護(hù)裝備。