Оценка материалов с точки зрения их использования при изготовлении защитной одежды для медицинских сестер и хирургов.

Механизм, используемый для оценки проницаемости для сухих частиц (Lidwell & Mackintosh, 1978) был модифицирован следующим образом. Два 8,5 см целлюлозных спонжа (Spontex) поместили в чашку Петри (общая толщина составила 11 мм). Затем их смочили 20 мл жидкости – водой из-под крана или другой жидкостью на водной основе . Поверх чашки Петри разместили 11 см квадрат исследуемого материала, а сверху кусочек сухой белой хлопчатобумажной бязи такого же размера с известной массой (приблизительный вес 150 г/м2). Вся эта конструкция удерживалась на месте крышкой с пластиковой чашки Петри, в которой было вырезано отверстие диаметром 8 см. Затем чашку ставили на вращающийся стол и удерживали в таком положении тремя легкими пружинными зажимами. (Изначально предусмотренный в аппарате верхний держатель материала не использовался, поэтому лапка для подъема резиновой ручки была удалена.) После этого механизм приводился в движение, в результате чего стеклянный распределитель начинал тереться по верхней поверхности хлопчатобумажной бязи, оказывая давление, равное давлению, оказываемому 44 г. Через соответствующие интервалы времени механизм останавливался, конструкция извлекалась, а кусочек бязи взвешивали, для того чтобы оценить, какое количество влаги прошло через тестируемую ткань. Для проведения опыта со следующим материалом конструкция собиралась вновь.

Поскольку казалось вполне вероятным, что на скорость пенетрации существенное влияние может оказать смачивающая способность жидкости, испытания проводили с водой из-под крана, 0,5% раствором “Теероl” (British Drug Houses) и сывороткой (неродившихся или новорожденных телят). Материалы, предназначенные для повторного использования, т.е. хлопчатобумажные ткани, испытывали также после стирки в автоматической стиральной машине при 60 °C (программа 2) с использованием обычного моющего средства. Для обработанных материалов, таких как Ventile и обработанный средством Quarpel материал Pima, стирку повторяли до 11 раз. Тестирование проводили как на чистых, но неглаженых материалах, так и на материалах, проглаженных паровым утюгом и подвергшихся далее автоклавированию при 20 фт (140 кН/м2) на протяжении 20 минут.
Было проведено более 150 экспериментов, однако проверку прошли не все комбинации оказываемого воздействия и тестируемых жидкостей.

Было решено использовать флуоресцентные частицы, поскольку в ультрафиолетовом свете они позволяют получать наглядные результаты. Используемый материал был активирован с помощью сульфида кадмия (поставщик Derby Co., Код 163G). Он представлял собой гранулы со средним размером частиц 10 мкм (геометрическое СО = 1,9).

Около 50 г порошка положили в мешочек из хлопчатобумажной ткани с неплотным переплетением со сторонами приблизительно 9 x 9 см, затем его закрыли на расположенную вдоль одного из вертикальных краев молнию, и, проложив горизонтальные строчки, разделили на 5 частей. Такая структура позволяла равномерно распределять порошок и распространять его во время использования с равномерной скоростью. На двустороннюю клейкую ленту мешочек был приклеен к 12,5 см полиэтиленовому квадрату, который в свою очередь был приклеен к квадратной подложке из плотного картона. Во время использования это приспособление было прикреплено к фартуку из полиэтилена высокого давления, а кусок тестируемого материала был примотан поверх мешочка с помощью индикаторной ленты для автоклава (Рис. 1). В промежутке времени между экспериментами пространство вокруг щита и мешочка можно было очищать, поэтому распространение было ограничено только областью мешочка. Картонная пластинка обеспечивала сохранение контуров и эффективный контакт с «мишенью».

Мишень, имитирующая тело в одежде, представляла собой валик из вспененной резины длиной 75 см и диаметром 40 см, помещенный в полиэтиленовую трубку. Непосредственно мишенью выступал кусочек хлопко-полиэфирной ткани размером 25 x 18 см. Была выбрана ткань пурпурного или коричневого цвета, поскольку она выступала хорошим фоном для рассмотрения достигших ее флуоресцентных частиц, к тому же она была свободна от присущей ей в ультрафиолетовом свете флуоресценции.

Исследователь, одетый в фартук с прикрепленным к нему мешочком, стоял и тер область мишени о размещенную поверх источника тестируемую материю. Делая это, исследователь выполнял по десять вертикальных и горизонтальных движений, повторяя всю серию движений в общей сложности пять раз.

После этого валик аккуратно откладывали в сторону, «мишенью» кверху, так он лежал все время пока исследователь снимал фартук с источником и мыл руки. После этого он удалял кусок материи, представляющей собой мишень, и размещал ее на металлической рамке. Это позволяло воздуху проходить через материал.

Если перенесенное количество было незначительным, осмотр в ультрафиолетовом свете выполнялся с двух сторон материи, для чего использовался микроскоп слабого увеличения или лупа. В случае большого количества излишки жидкости промокали, для чего использовали пластиковый держатель фильтра диаметром 2,5 см с размещенной в нем фильтровальной бумагой Ватман № 41 (она пропускает воздух, задерживая при этом частицы). При значительном количестве частиц могло быть использовано до 5-6 шести слоев бумаги, что делалось во избежание перегрузки поверхности. Подсчет выполнялся в ультрафиолетовом свете с помощью микроскопа, дающего соответствующее увеличение. После выполненного с помощью промокательной бумаги подсушивания образца, поверхность материи была осмотрена так же, как это было описано для образцов с незначительным количеством перенесенной жидкости. К расположенной под материей пластиковой поверхности валика прикладывали кусок впитывающей влагу фильтровальной бумаги Ватман № 1 размером 15 см. Подсчет удаленных таким образом частиц облегчался в том случае, если бумага наматывалась по линейке, так чтобы частицы располагались в одну линию, а также если во избежание перегрузки поверхности было использовано достаточное количество бумаги.

График скорости прохождения воды имел сигмоидную форму (Рис. 2) за фазой начального отставания следовала быстрая фаза, сменяющаяся замедлением, связанным с насыщением жидкостью хлопчатобумажной бязи. Исходя из формы этих кривых, время достижения массы просочившейся воды 0,5 г было выбрано как представляющее, вероятно, наиболее устойчивое значение. Эти значения времени приведены в Таблице 2. Материалы со значительной устойчивостью к проницаемости для влаги, такие как обработанные хлопчатобумажные ткани, Pima и Ventile, а также синтетический Tyvek, продемонстрировали значительные различия в проводимых последовательно тестах, различия были особенно выражены при использовании обычной воды. Проницаемость этих материалов зачастую связана с очагами «слабости», имеющимися в их структуре, их распределение по ткани неравномерно. Время прохождения воды менее 15 секунд не могло быть оценено с достаточной степенью точности и достигало пограничного уровня поглощения воды принимающей хлопчатобумажной тканью. Различия результатов, полученные в последовательных экспериментах с одним и тем же материалом, затрудняли определение влияния перерывов на взвешивание на изменение скорости проницаемости. Однако доказательства существования такого влияния все же существуют.

Большинство экспериментов не продолжалось дольше времени, соответствующего проницаемости 0,5 г за 1 час. Вывод об этом мог быть сделан в случае отсутствия видимой проницаемости через 30-45 мин. Если к этому времени какое-то количество жидкости проникало, тест мог быть продлен до 60 минут, а иногда и дольше. Медиана отношений наблюдаемого времени проницаемости в двух опытах с одним и тем же материалом составляла около 1,2 при использовании обычной воды и около 1,5 при использовании раствора Teepol или сыворотки. Эти значения соответствовали геометрическому стандартному отклонению 1,15 в экспериментах с водой и 1,33 в экспериментах с раствором teepol и сывороткой. 95% доверительный интервал для средних значений пары наблюдений составляет таким образом ẍ/1,2 и ẍ х 1,2 для результатов, полученных в экспериментах с водой и ẍ/1,5 и ẍ х 1,5 для результатов, полученных в экспериментах с раствором Teepol и сывороткой, где ẍ – среднее значение. (Геометрическое стандартное отклонение – это отношение 84-й персентили среднему значению или медиане или отношение среднего значения или медианы к 16-й персентили, где распределение значений приближено к логарифмически нормальной форме.)

Таблица 2(a). Время прохождения 0,5 г жидкости (минуты)

Таблица 2(b). Время прохождения 0,5 г жидкости (минуты) через обработанные хлопчатобумажные ткани

NP, Время пенетрации превышает 60 минут, через 30-45 минут никаких следов проницаемости материала для жидкости не обнаруживается.
NP*, Время пенетрации превышает 60 минут, следы проницаемости материала для жидкости обнаруживается через 30-45 минут.
Поверхностное натяжение жидкостей, оцененное с помощью капиллярной трубки возрастало при комнатной температуре, составляя 66 дин/см (мН/м) для обычной воды, 50 для сыворотки и 22 для 0,5% водного раствора teepol.

Стирка повышала скорость пенетрации обычной воды. Глажка после стирки частично восстанавливала устойчивость, особенно в случае обработанных материалов Ventile и Pima. Автоклавирование после глажки этих двух материалов приводило к дальнейшему улучшению результатов. Наиболее выраженным эффект был в случае обработки материала Pima средством Quarpel, вероятнее всего, это было связано с воздействием температуры и, возможно, давления.
Скорость прохождения раствора Teepol была выше скорости прохождения обычной воды, а иногда, например, в случае синтетических материалов J J 450, J J Dexter и Tyvek – намного выше. В том, что касается материала Ventile, то после глажки и автоклавирования скорость прохождения жидкости через этот материал либо увеличивалась незначительно, либо не увеличивалась вовсе, стирка существенного влияния также не оказывала. Глажка, и в особенности глажка с последующим автоклавированием, значительно повышала устойчивость к пенетрации материала Pima, обработанного средством Quarpel.

Результаты с сывороткой были неожиданными. В полностью синтетических материалах время пенетрации сыворотки было промежуточным между обычной водой и раствором Teepol, но ближе к первому. Это соответствует относительным значениям поверхностного натяжения этих трех жидкостей. Для всех материалов, содержащих хлопок, за исключением тестируемой бязи, когда при любых условиях пенетрация происходила очень быстро, скорость пенетрации сыворотки была ниже скорости пенетрации обычной воды. Эффект был очень выраженным. Время пенетрации увеличивалось в 2-10 раз. Вероятно, это являлось следствием абсорбции и свертывания сыворотки на волокнах хлопчатобумажных тканей.

С учетом результатов, полученных с обычной водой, все материалы были поделены на три группы. В первую были включены хлопчатобумажная ткань Balloon, нейлоновая таффета и Utopia. Через них 0,5 г воды проходило менее чем за 30 сек. Во вторую вошли хлопчатобумажная ткань Featherproof и терилен “Ceramic”, через которые такое же количество воды проходило за 45 секунд, что приблизительно в 4 раза дольше, чем для хлопчатобумажной ткани Balloon. У всех остальных тканей время пенетрации составляло более 1 минуты, и в большинстве случаев более 1 часа. Несмотря на то что устойчивость материала Ventile к прохождению воды была значительно снижена после стирки, даже после более чем 10 стирок время пенетрации 0,5 г воды превышало 1 минуту, после глажки и автоклавирования оно составляло более 2 минут.

Было опубликованы результаты нескольких исследований по сравнению устойчивости к пенетрации воды через различные материалы, используемые в клинике. Brigden (1964) утверждает, что материал Ventile сохраняет свои водоотталкивающие свойства и после 30 стирок, однако он не описывает методы тестирования или стандарт. Eudy с соавт. (1975) и Laufman с соавт. (1979) помещали водную бактериальную суспензию в «гамаки» из материалов, сверху клали груз весом 2 кг и изучали наружную поверхность таких «гамаков», поднося к ней чашки с питательной средой. Через обычную хлопчатобумажную ткань пенетрация проходила незамедлительно, в том, что касается обработанного раствором Quarpel материала Pima, то после 75 циклов стирки и стерилизации пенетрация наблюдалась только через 30 минут. Хотя материал подвергался натяжению, это статистически значимое исследование.

Таблица 3. Количество частиц, проникающих через хлопчатобумажную ткань Balloon

Таблица 4. Количество частиц, проходящих через тестируемые материалы

* Результаты, полученные с этим материалом , различались сильнее, чем с другими
† Описание этих материалов и других тестов см. в работе Lidwell и Mackintosh (1978).
Цифры, представленные здесь, взяты из Таблицы 3 этой публикации после умножения на 100, это сделано для получения более сравнимых значений.

Ransjo & Hambraeus (1979) располагали тестируемый материал поверх питательного агара, залитого в чашки Петри. Затем на него клали загрязненный микроорганизмами кусочек хлопчатобумажной ткани и водили по нему полукруглым тефлооновым пробником диаметром 2 см. Через определенные интервалы времени с поверхности агара брали пробы и помещали их в термостат. (Эти исследования выполнялись также с сухим фильтром, заменяющим кровяной агар.) В этих экспериментах хлопчатобумажная ткань Balloon характеризовалась быстрой пенетрацией, ткань Tyvek сохраняла резистентность на протяжении непродолжительного периода времени, а обработанный материал Ventiles препятствовал пенетрации на протяжении двух часов и даже дольше. Это динамический тест, однако влажная поверхность не была достаточно влажной. Способа, который позволил бы заранее определять, какое из испытаний соответствует клинической практике наиболее хорошо, не существует, вероятнее всего, это определяется теми или иными обстоятельствами. Манипуляции, выполняемые медсестрами, отличаются от манипуляций, выполняемых хирургом во время операции, в связи с этим отличаются и требования, предъявляемые к тканям, из которых сшита их одежда, однако в любом случае они должны оставаться сухими.

Предварительные эксперименты показали, что в случае легко проницаемых материалов максимальное количество передаваемого материала обнаруживалось на полиэтилене под тканью «мишенью». Возможно, это было связано с электростатическим притяжением, поэтому некоторые испытания также проводились с алюминизированной пластиковой пленкой (Melinex), такая металлизация пластика, расположенного под материалом, позволяла исключить статические эффекты. Результаты этих исследований приводятся в Таблице 3, они подтверждают, что электростатическое притяжение являлось, вероятно, основной причиной аккумуляции частиц на полиэтиленовой поверхности. Этот эффект, который приводит к тому, что расположенная под материалом поверхность выполняет функцию приемника для частиц, проходящих как через тестируемый материал, так и через материал «мишень», что является преимуществом, поскольку снижает или полностью исключает эффект насыщения.

Основная серия испытаний проводилась с использованием валика с полиэтиленовой поверхностью, с каждым из материалов было проведено 4-5 испытаний. Результаты приведены в Таблице 4, где они сравниваются с результатами исследований с трением, описанными в более ранних работах (Lidwell и Mackintosh, 1978). В контрольных испытаниях различных поверхностей в отсутствии источника в среднем выходило менее одной частицы на поверхность, а средняя совокупность частиц 2,6. При сравнении с результатами, полученными с ПВХ, считающимся непроницаемым, барьерный материал показал, что переносом частиц на «мишень», отличную от тестируемых материалов, можно пренебречь. Наблюдаемое значение 5, полученное с ПВХ, практически не отличалось от значения 2,6 для фонового загрязнения. Для достижения столь низки значений необходимо было провести соответствующую работу, поскольку возможность утечки в окружающую среду из источника была очень высока. При изучении Таблицы 4 наглядно видно, что результаты этих исследований коррелируют с результатами, полученными в предыдущих исследованиях с трением.