抗菌生物非织造布用于眼巾和婴儿恒温箱尿布

摘要

婴儿保温箱是儿科医院、分娩中心和新生儿重症监护病房常见的设备。虽然该单元可能具有几种特定功能，但通常用于为新生儿提供安全稳定的环境，通常是那些早产婴儿或患有疾病或残疾，使他们在生命的最初几个月特别脆弱的婴儿。本研究的目的是更好地了解生物非织造布和婴儿培养箱的新方法，包括特定的材料(如MaterBi/ PCL®)作为生物塑料，舒适的元素，与之相关的驱动因素以及不同方法对其废物的生物降解。出生后不久，婴儿在出生后的最初几个小时内开始与新生儿一起分解，产生红细胞的副产物。婴儿保温箱上的两种基本一次性眼巾和尿布有许多方便的功能:基本一次性眼巾和尿布的布料，具有最终用途。眼巾®和纸尿裤®的形状设计，为婴儿的孵化器阶段，然后考虑便利性，成本和环境浪费。

关键字

生物无纺布，孵化器，眼睛的绷带，尿布。

简介

也许婴儿保温箱最明显的功能是在婴儿生命的最初阶段，也就是他们最脆弱的时候保护他们。作为完全封闭和可控的环境，恒温箱可以用来保护婴儿免受各种可能的危险，恒温箱完全控制温度，保护婴儿免受有害的寒冷，并与外界噪音绝缘，使他们更容易获得充足的舒适休息。培养箱环境可以保持无菌，保护婴儿免受细菌感染，最大限度地降低感染风险。外壳还可以阻挡所有空气中的刺激物，如灰尘和其他过敏原。保温箱的摇篮是一个宽敞舒适的表面，所以在进行许多检查甚至简单的医疗程序时，可以将婴儿留在原地。这可以保护婴儿免受过多的处理，这在一些早产的情况下可能是一个问题。由于对舒适、清洁和卫生的纺织品的需求不断增长，对抗菌纺织品的生产产生了迫切的需求。随着新技术的出现，消费者在健康和卫生方面日益增长的需求可以得到满足，而不会影响安全、人类健康和环境问题[1］．使用单质银作为抗菌剂的历史几乎和人类历史一样久远。古埃及人在他们的著作中提到银的药用价值[1］．

埃及的环境已经覆盖了婴儿的健康和经济储蓄。我们还没有结束;使用一次性纸尿裤也损害了地球的健康。埃及每年大约有200万个一次性眼巾和100亿个尿布被扔进垃圾填埋场。目前尚不清楚一次性纸尿裤需要多长时间才能分解，但估计需要100年。2］．由于纺织业在埃及的挣扎，由于来自全球资源的激烈竞争，这些行业正在增长和繁荣，因此，创新是医疗生产商在当今市场上保持竞争力的关键。可能的改进包括改善屏障保护，提高强度和舒适度，提高医疗产品的生产速度。有很多原因，更具体地说，合成纤维在过去几年中得到了越来越多的使用。总的来说，成人纸尿裤和儿童纸尿裤这两种产品在这些行业中占据了相当大的比重。医用纺织品使用所有类型的纺织制品，包括针织织物、梭织织物，每种类型的结构都提供了对各种医疗应用有用的独特性能。环保型高分子材料可分为可降解合成高分子(聚己内酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚酰胺)和可再生天然高分子(甲壳素、壳聚糖、果胶、淀粉、纤维素)两大类。其中，淀粉是最有吸引力的候选者，因为它在自然界中大量存在，而且非常便宜。由于这些原因，淀粉已广泛应用于食品、纺织和造纸工业。3.］．淀粉基可生物降解塑料材料可以通过各种方法制备:将颗粒状或糊化的淀粉包埋在合成聚合物基质中，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯[4]，淀粉与亲水聚合物混合，在挤出机内发泡淀粉，在高温高压下熔融制备热塑性淀粉。当与合成聚合物结合时，即使淀粉被生物降解后，合成聚合物仍将保持未降解状态。当与其他高分子材料混合时，可能发生相分离，导致力学性能降低。此外，淀粉作为主要成分也存在一些缺点，如脆性导致力学性能较差，亲水性限制使用等。聚氨酯是由聚异氰酸酯和多元醇之间的聚加成聚合而成的具有氨基甲酸酯键的高分子材料。根据所使用的多异氰酸酯和多元醇的性质，可以以模塑制品、薄膜、纤维、泡沫和乳液形式制备具有各种化学、机械和降解性能的聚氨酯。聚氨酯在工业上广泛应用于纤维、弹性体、粘合剂和涂料。聚氨酯泡沫尤其广泛应用于许多领域，如结构材料、缓冲材料、绝缘材料、电气材料、漂浮材料和包装材料[3.］．

天然纤维和合成纤维对微生物生长的反应差异很大。两者都可以作为自愿底物，但两种情况下的机制是非常不同的。天然纤维很容易成为微生物攻击的目标，因为它们很容易保持水分，微生物酶很容易水解它们的聚合物连接。据报道，棉花、羊毛、黄麻和亚麻最容易受到微生物的侵袭。如果在1毫升水中对约0.5克棉花施105个菌落，数小时后观察到对数增长，菌落数量从105个增加到109个。真菌造成的损害黑曲霉对棉花进行了广泛的研究。他们发现，随着时间、温度、pH值和介质条件的改变，棉花的强度存在差异。在天然纤维中，持续时间也有很大差异[5］．

与编织行业相比，埃及的纺织业是一个相当新的行业，并被证明是可持续发展的行业，它提供了经济上可行和对环境负责的产品，并满足了社会需求。6］．医用纺织品作为一种产品，为多个工业和消费市场带来了许多好处，如卫生行业，最重要的是，生物降解聚合物可以定义为一组材料，对酶的作用作出反应，或与活生物体相互作用产生化学降解。生物降解也可通过由光化学过程、氧化和水解引起的化学反应而发生[2］．生物塑料(BPs)的目标市场包括包装材料(垃圾袋、包装袋、松填泡沫、食品容器、薄膜包装、层压纸)、一次性非织造布(工程织物)和卫生用品(尿布背布、棉签)、消费品(快餐餐具、容器、鸡蛋盒、剃须刀柄、玩具)和农具(地膜、种植机)。然而，BP的商业化受到了与消费者熟悉的廉价商品塑料的竞争的阻碍。根据非织造布工业协会的定义，非织造布是指通过机械、热或化学方法将纤维或细丝缠结在一起的片状或网状结构。它们是直接由单独的纤维或熔融塑料或塑料薄膜制成的扁平多孔薄片。可以设计为具有有限寿命的一次性织物或非常耐用的织物的非织造织物可以提供特定功能(例如，吸水性、液体驱避性、弹性、拉伸性、柔软性、强度、阻燃性、耐洗性、缓冲性、过滤性、细菌屏障、无菌性)。此外，用于生产非织造布的机器越来越便宜，这使得非织造布行业吸引了全世界的企业家。工程专业知识已成为技术的内在要素，大大减少了对大量支持人员的需求[7］．materi - bi的物理性质^®材料如Bastioli所描述)[8］．淀粉基个基点^®可以通过与合成聚合物混合或混合来生产。通过改变所合成的共混物组分及其与淀粉的混溶性，可以轻松有效地调节其形态和性质。Novamont在materi - bi框架下成功地实施了这一方法^®商标(9］．含有热塑性淀粉的共混物(非结晶的解构淀粉，通过热和功的应用而产生)可以与可生物降解聚酯(如聚己内酯(PCL))混合或嫁接，以增加灵活性和耐湿气性。这些材料主要被制成薄膜和薄片。淀粉含量超过85%的混合物用于发泡和注射成型。泡沫可以用来代替聚苯乙烯作为松散填料;淀粉基松散填料的平均密度为6至8公斤/米^3.，与4 kg/m相比^3.用于膨胀聚苯乙烯松散填料[10］．淀粉疏松填料一般是水敏感的。如果包装材料暴露在水中，这是一个问题，但在排水管处理时，这是一个优势。通过将热塑性淀粉与纤维素衍生物混合，得到刚性和尺寸稳定的注塑制品。聚ε-己内酯(Poly ε-己内酯)，PCL是由原油化学转化，然后开环聚合合成的热塑性可生物降解聚酯。PCL具有良好的耐水、耐油、耐溶剂、耐氯，熔点低，粘度低，易于热加工。为了降低制造成本，PCL可以与淀粉混合，例如，制作垃圾袋。通过将PCL与纤维形成聚合物(如纤维素)混合，氢纠缠(通过水射流将纤维纠缠在一起，将纤维网粘合成薄片)，洗涤服，失禁产品和绷带支架已经生产出来[11］．

这项工作的目标:建立一个设计作为眼睛的绷带和尿布的新分支形状基本一次性眼睛的绷带和尿布的婴儿培养器的选择，通过映射一个产品纺织品从产品的制造到最终客户，提高对生物非织造布生产的医疗纺织品的理解。此外，提高埃及生物非织造布行业医用纺织品的竞争力。

材料与方法

本文以生物非织造布(materi - bi)为原料，研制了一种新型的眼巾和尿布^®/ PCL^®)．本样机适用于婴儿培养箱的最终用途。母璧的来源^®/ PCL^®作为生物塑料薄膜^®是由RJ博士提供的。穆勒在Gesellschaft für生物技术研究所mbH)，布伦瑞克，德国。新生儿的测量是根据美国纺织品测量标准(ASTM)标准D4910 - 07 [12]，头(围)= 38.74 cm，胯部总长度= 27.31 cm，臀高= 21.27 cm，腰高= 26.99 cm，中后腰长= 14.61 cm，中前腰长= 13.97 cm。

Eyes的Swath模型描述

所述吸收性聚合物被应用于所需区域的表面和基本上均匀的层。这些理想的表面和多层形成了一种反应性组合物，可以熔合并承受90°和205°F的温度。最终用途的类型将决定应用在基材上的层的厚度，并且核心变得过度饱和，并且可以添加磁带标签。人眼带状模型的二维和三维详细结构如图所示数字1-c分别。在两个维度上:

1 - Mater-Bi^®/ PCL^®作为反光罩，无多孔性。

2-黑色层障碍灯

3-上层为低容重多孔的不透水层。

4-低密度多孔组织。

5-吸汗芯可能由尘棉构成

6 - Mater-Bi^®/ PCL^®形成下层。

7-腰带在脑后，环绕头部

8-胶条

9-孔，用于收紧头后眼睛的腰带。

在三维空间中，投掷如下:

10-用于紧固上部和周围皮带的孔。

11-胶条

12-在头部周围系上腰带。

卫生纸尿裤模型描述

在突然排出大量尿液的尿失禁类型中使用的令人满意的吸收装置必须能够迅速吸收和保留这些尿液，因此，特别是在成人失禁的情况下[9］．新设计的布制尿不湿有腿，不需要折叠，也不需要别针。尿布中间可能有六层厚度。适合或等高线尿布有沙漏形状，不需要别针，并且有一个尺寸，尿布可以寻找一个设计。也可以考虑防水裤，而不是别针。穿在身上或扣在身上的风格很容易使用，并保持外面的衣服和床上用品干燥。尿布包或尿布套使用卡扣和封口，所以不需要尿布别针。两者都有彩色设计。我们使用的卫生变化模型如下图所示[9]：

1 - Mater-Bi^®/ PCL^®作为封面[13］．

2-白色阻挡光组织层(深色比白色或浅色能过滤更多紫外线)

3-上层为低容重多孔的不透水层。

4-吸棉芯形成粉尘。

5-低密度多孔组织的吸收。

6 - Mater-Bi^®/ PCL^®下层组织。

表征后再向两个方向拉伸到不同的应变水平，并进行测量以确定变形对孔隙结构和输运特性的影响。利用熔体吹制织物的表层和聚合物溶液熔体吹制织物的典型微观结构，观察了不同应变水平下孔/纤维结构的变化。用毛细管排液孔计测定孔径大小。气流也在毛细管孔隙计中测量。用固体盐气溶胶测量气溶胶过滤。一种弹性针织氨纶织物也进行了测试，以便与另一种用于服装应用的高弹性和韧性材料进行比较。

在根据设定理论构造的机织物上进行了实验。使用100%纯棉20特克斯经纱1根，填充纱支数40特克斯。将织物进行织造，织物在织机上的规格:端头密度，1/英寸:93，挑头密度，1/英寸:46.72，织物重量，克/米²: 200。面料样品是在北卡罗来纳州立大学纺织学院的Picanol织机上在同等技术条件下编织的。当用于服装时，机织织物正在被充分表征那些可能与舒适有关的特性。与结构变量的相关性将被确定。初始测试包括美学研究，纱线拉伸，重量，厚度(电子测厚仪)，以及根据ASTM标准测试方法测量的刚度性能[1，4，14，15］．

刚度评定

机织织物的刚度作为决定织物有效刚度水平的主要因素，如弯曲性能所示表1．机织物刚度的测定是根据标准试验方法ASTM [12，15］．通过使用测试仪，测定可压缩材料的厚度，如拉伸机织物。通过样品凸出条的凹陷[16］．在他对雪莉硬度试验机的硬度测试的描述中，雪莉硬度试验机在NCSU纺织学院，

表1:眼带和尿布的原型结构

(1）

当Q =弯曲模量，G =弯曲刚度，d =厚度，K =常数时。

结果与讨论

生物可降解聚合物可以定义为一组对酶的作用或与活生物体相互作用相关的化学降解反应的材料。bp的目标市场包括包装材料、一次性产品(工程织物)和卫生用品。必须开发具有生物活性的环境，并需要资本投资。结果表1说明尿布的物理性能，适合婴儿保温箱使用。我们的设计符合美国纺织品测量标准(ASTM)标准D4910 - 07 [12，15］．

尿布吸汗预测

孔径大小、空气、水蒸气等都是影响纸尿裤运输性能和尺寸的因素，其中有弹性、设计形式、重量、层厚涂层也被发现影响气溶胶过滤被用于防护服。在尿不湿多孔非织造布中，平均孔径可以用来表征流体传递现象和材料表面润湿张力。孔隙大小可以引入通道模型从理论上推导，即适用于简单的纸尿裤结构的非织造网。但在纸尿裤复杂织物结构的应用中存在一定的局限性，建模时不仅要考虑纤维间的间隙，还要考虑纱线间的间隙。实验上，孔径分布可以通过在不同控制的毛细管压力下逐步测量流体吸附量来推导，每个毛细管压力对应于吸附的临界孔径。这是一项耗时的工作，需要昂贵的实验设备。为了测量毛细上升，在透明蜡纸板上贴上一层鳞片。在适当的光照下，毛细上升前穿过纸尿裤面料间的墨壁^®/ PCL^®可以清楚地看到。对沿织物宽度不同位置测得的毛细上升取平均值，计算毛细压力。

（2）

式中:C =浓度，ρ=位置，τ =时间，V =扩散系数，V₀初始扩散

系数和ϕ=非线性。由于这类扩散方程在三层或三层纸尿裤的情况下无法解析求解，我们用数值方法求解

（3）

式中:F =时域公式，M =电容矩阵;D =扩散系数电导)矩阵;F =流量因子;C =节点浓度(溶液)，

（4）

我们认为，即使纸尿裤材料可能具有较高的表面能，但结构的体积(大孔径)会导致毛细压力较低。

竖芯纸尿裤

为了使垂直吸汗纸尿裤(VWD)的结果合理化，在t = 0时，结合h = 0的初始条件积分得到，推导出理论方程如下:

（5）

地点:h_o为平衡状态下纸尿裤垂直吸汗的最大值。

采用有限元法(FEM)对垂向吸汗纸尿裤(VWD)的非线性扩散模型进行了仿真分析，采用ABAQUS有限元法(AFEM)对纸尿裤吸水率进行了非线性模型的仿真分析，认为非线性模型也适用于三层体系。分析的模型显示在图2．扩散方程为:

式中u =浓度，z =位置，τ =时间，D =扩散系数，D0 =初始扩散系数，σ =非线性。由于这类扩散方程在三层体问题中无法解析求解，我们用方程[6，12］．

materi - bi的物理性质^®材料方面，分别是:厚度=(0.29)，织物重量(克/厘米)²) =(12.90)，垂直吸汗纸尿裤(达因/厘米)= 0.12。并计算了纸尿裤结构的积分(IDS)，计算公式如下:

id = Σ血管性血友病(层)/ n(层)(6）

式中:VWD垂直吸汗纸尿裤(达因/厘米)，n =层数。总垂直吸汗纸尿裤(达因/厘米)=(29.6+19.81+42.3+ 44.6)/4 = 136.31/4 = 34.0775英寸图3，对式(6)中所使用的量进行适当转换，利用计算出的纸尿裤结构积分(IDS)，可得到以下体积垂直吸汗纸尿裤的公式，该公式具有实际应用价值:

(7)

V_{血管性血友病}= 86.65%

根据(ASTM)标准D4910-07进行试验测量[14CL =胯长= 27.31 cm, HH =臀高= 21.27 cm, WH =腰高= 26.99 cm, WL=中后腰长= 14.61 cm(+)中前腰长= 13.97 cm。头(围)= 38.74 cm，胯部总长度= 27.31 cm，臀高= 21.27 cm，

采用压力法测定了三层和多层纸尿裤无纺布垂直于无纺布的吸水率。结果表明:压力法可以测量和评价垂直于纸尿裤非织造布平面的吸水率，精度好，操作简便。在单层纸尿裤非织造布中，吸水性能可以用吸水系数W、吸水速率常数和最大吸水系数Mmax来评价。在三层纸尿裤非织造布的测量中，针对不同纤维材料组合，将瞬态吸水行为分为三种类型。三层纸尿裤非织造布的吸收行为用非线性扩散模型解释织物。

基于银的抗菌剂

银在温暖潮湿的环境中杀死细菌[17，18］．具有高度生物活性的银离子与细菌细胞膜内外的蛋白质结合，从而抑制细胞的呼吸和繁殖。银在pH值8时的活性是pH值6时的3 - 4倍。银制品是一种有效的产品，人们探索了各种方法将银附着在纺织材料上。为了制备适合于空气灭菌的抗菌织物，将纤维素接枝丙烯酸，并用硝酸银处理，使银离子与接枝共聚物的COOH基团结合[19］．

纳米银

纳米银是一种强大的天然抗菌剂，已被证明在对抗各种微生物方面非常有效。据报道，它作为一种催化剂，可以使单细胞细菌、病毒和真菌摄入氧气所需的酶失效，而不会对人体酶或人体化学的其他部分造成相应的伤害。其结果是摧毁致病生物，而不会对周围的人体组织产生任何有害影响。

织物的制备

一)退浆：用5 gpl酶和10 gpl普通盐在60°C下退浆2小时。

b)冲刷：退浆织物用2.5%氢氧化钠、1.5%碳酸钠和0.5% NP -100煮沸处理6小时。

c)漂白：将洗涤后的织物用1% H漂白₂O₂(50%)在80°C 1小时。

抗菌活性

在确定了成品织物的抗菌活性后，下一步是确定其能抑制微生物生长的最小强度。为此，我们确定了成品织物的最低抑菌浓度(MIC)。采用AATCC试验方法90-1970，琼脂平板法评价其抑菌活性。

Comfort Eye’s Swathe

我们设计了Eye护罩来保护婴儿在保温箱内的光线和荧光，实验结果与模型的分析可以为Eye护罩表面结构设计提供有用的信息，以提高婴儿的舒适性能。如:表面润湿张力越大，毛细上升越高，吸干时间越长。无纺布玛特布垂直排汗舒适性相关的垂直排汗行为^®和棉织物广泛用于设计眼睛的带状服装。在紫外辐射穿透、表面结构测量等方面给出了屏蔽性能的结果。

总结与结论

纳米银可作为一种有效的棉花抗菌剂。抗菌药物浓度越高，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抑菌范围越大。对抗菌剂整理织物的扫描电镜研究表明，织物表面形成了连续的聚合物薄膜。PVOH的浓度决定了弯曲长度和折痕恢复角。PVOH浓度越高，弯曲长度和折痕恢复角越大。养护温度和时间对拉伸强度影响较大。养护温度和养护时间越高，抗拉强度越低。我们将所获得的Mater- Bi®材料仅设计为眼巾和纸尿裤的原型，因为它具有在不同环境条件下微生物降解等优点。其他内容是当地的材料，从其他行业产生的废物。树立良好的行为榜样，成为一个好榜样是培养孩子轻微安全行为的最好方法。 Adaptive face segmentation method is proposed to locate and regularize face candidatures, which are based on luminance-piecewise skin-color distributions. It consists of three steps: detect face candidatures based on luminance piecewise statistical skin-color model and Bayesian decision/relaxation, regularize the face candidatures by spatial segmentation results, evaluate face candidatures by using both shape and size. In the research, we investigated comfort related vertical wicking behaviors in nonwoven cotton and Bio-Nonwoven fabrics Mater-Bi® widely used for eye's swathe and diaper. To feel comfort in incubators clothing, nonwoven fabric should absorb easily and evaporate rapidly fluid exuded from human body. To simulate and rationalize vertical wicking, semi-empirical models were developed. The major parameters of the model were transport coefficient (permeability), the driving force through pore (capillary pressure), and eye's swathe and diaper thickness. And also to rationalize the results with regards to raw materials, the surface wetting tension was derived. In highly porous nonwoven fabrics, vertical wicking mechanism was complex as the effect of gravitation force was significant. Higher surface wetting tension led to higher capillary rise over a long wicking period. The testing methods and analysis of experimental results with the models could provide useful information on eye's swathe and diaper structural design for the comfort performance improvement. The presented approach allows us taking into account the stacking and forming of the layers, both in the flow and structural analyses. In the case of flow analysis, this allows us accurately study the effect of a multi-layer reinforcement structure (nesting deformation etc.) on Volume Vertical Wicking Diaper. The lattice method should be chosen for a numerical analysis of Efficiency through the reinforcement.

鸣谢

作者非常感谢R-J博士。穆勒，Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH)研究员，德国布伦瑞克，为我们提供生物塑料薄膜和埃尔赛义德B. Belal博士，农业学院，33516卡弗雷谢赫大学，埃及。

参考文献

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