Радиационно-защитный материал
RADIATION PROTECTIVE MATERIAL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к области радиационно-защитного материала, содержащего волокнистый материал с нитями, содержащими вещество, непроницаемое для излучения. В частности, настоящее изобретение относится к волокнистому композиционному материалу, в котором нити упорядочены в регулярном рисунке с образованием радиационно-защитного материала. Радиационно-защитный материал можно применять в медицинских целях, например, в предметах одежды для медицинских целей.
Предпосылки создания изобретения
В условия типичной рентгеновской визуализации медицинский персонал может подвергаться воздействию вторичного рентгеновского излучения с энергией фотонов от 30 до 140 кэВ. Регулярное воздействие такого излучения влечет за собой риск биологического повреждения, вызванного поглощением энергии излучения в теле человека.
Предметы радиационно-защитной одежды обычно используют для защиты работников сферы здравоохранения, а также их пациентов от излучения во время диагностической визуализации. Предметы одежды данного типа часто выполнены в виде фартуков с дополнительными аксессуарами в зависимости от типа требуемой защиты. Обычно используемыми аксессуарами являются воротник для защиты щитовидной железы от излучения, рукава и перчатки. Пациент может быть защищен от неизбежного воздействия излучения такими элементами, как простыня для защиты половых желез, молочных желез, щитовидной железы и лица в зависимости от обстоятельств вмешательства.
Предметы радиационно-защитной одежды часто представляют собой одежду, содержащую свинец (Pb), такую как, например, одежда компании Pulse Medical Inc., Флорида, США. Одежда, содержащая свинец, обычно является тяжелой и воздухонепроницаемой, а, следовательно, неудобной при ношении. Кроме того, такие предметы одежды являются неблагоприятными для окружающей среды, и поэтому представляют собой подлежащие захоронению токсичные отходы. У радиационно-защитных предметов одежды больших размеров, таких как фартук, имеются недостатки в удобстве ношения, обусловленные их собственной массой (примерно 5-10 кг), что может приводить к появлению болей в спине, которые, в свою очередь, могут привести к проблемам в концентрации внимания или к хроническому заболеванию.
Коммерчески доступными являются материалы, не содержащие свинец, на основе элементов, сплавов или солей, например, сурьмы (Sb), бария (Ва), олова (Sn), висмута (Bi) или вольфрама (W), которые считаются экологически безопасными. Защитные элементы, не содержащие свинец, значительно легче соответствующих элементов, содержащих свинец.
Однако, подобно тому, как и у изделий, содержащих свинец, эффективность доступных в настоящее время защитных элементов, не содержащих свинец, является объектом воздействия относительно быстрого старения, растрескивания и хрупкого разрушения. В современных радиационно-защитных материалах продукты, содержащие свинец или не содержащие свинец, присутствуют в виде одного или нескольких слоев воздухонепроницаемых пленок. В сложенном состоянии материал подвергается деформации, которая может со временем привести к повреждению материала и к ухудшению свойств радиационной защиты. Следовательно, данные изделия нельзя складывать, и хранить их нужно в подвешенном состоянии. Кроме того, данные изделия являются сравнительно жесткими и неудобными, и их нельзя подвергать мойке в машине без риска снизить прочность материала и, таким образом, снизить радиационную безопасность. Рекомендуемая производителями чистка одежды спиртом или другими растворителя сопряжена с проявлением ошибок, вызванных человеческим фактором, приводящих к переносу бактерий от одного пациента к другому, а также между медицинским персоналом. Независимо от того, являются они легкими или тяжелыми, радиационно-защитные фартуки снабжены пластиковым покрытием, которое защищает от протекания жидкости, а также препятствует просачиванию влаги сквозь материал, вызывая перегрев тела и потение человека.
В патентном документе US 2009000007 раскрывается радиационно-защитный тканый материал, содержащий полимер и облегченное вещество, непроницаемое для излучения, экструдированные в виде нитей и сформованные в ткань, способную пропускать воздух. Экструдированные нити укладывали фильерным способом в полотно из нетканого материала. Структуру укладывания нитей, как таковую, невозможно контролировать в процессе производства, при этом радиационная защита может ослабляться из-за наличия пространств между нитями. Для улучшения свойств радиационной защиты полотна материал можно пропитывать раствором, содержащим вещество, непроницаемое для излучения, или поместить его в реакционную камеру для дополнительной обработки материала. Однако пропитывание ткани может понизить способность ткани пропускать воздух и сделать ее хрупкой, жесткой и неудобной в ношении. Совершенно очевидно, что радиационно-защитный тканый материал обладает недостаточно высокими защитными качествами при наличии лишь одних нитей, но и должен подвергаться дополнительной обработке, ухудшающей его положительные свойства, превосходящие свойства изделий, содержащих свинец. Кроме того, пропитанный материал является неудобным с точки зрения чистки и хранения, поскольку соединение, непроницаемое для излучения, осажденное на несущей ткани, понижает свои качества при каждой чистке. Следовательно, он является неподходящим для изделий многократного использования, подвергаемых после каждого использования чистке и стерилизации.
В патентном документе US 6281515 раскрывается одежда, обладающая характеристиками не пропускания излучения, в которой ткань пропитана раствором облегченного вещества, не пропускающего излучение. Данная ткань может содержать бумагу, подвергнутую пропитке или обработке в реакционной камере, как было описано выше, при этом реагентами являлись бария хлорид и серная кислота. В одном варианте осуществления один реагент может быть сформован внутри ткани подобно металлической нити, и он подвергается воздействию другого реагента с образованием реагента бария сульфата. Однако, все раскрытые варианты осуществления предусматривают пропитывание ткани, что приводит к указанным выше результатам. Кроме того, использование металлической нити делает ткань жесткой и непригодной для использования в одежде. Металл также подвергается усталости, после которой ухудшаются характеристики непроницаемости материала для излучения, а если он используется в одежде, то она становится непригодной для ношения после деформации. В одном из раскрытых примеров указанный материал использовали в пропускающей воздух маске, которая не требует складывания. Однако, он является неподходящим для более крупных предметов одежды, таких как фартук.
Другим недостатком использования металлических нитей, проявляемым при хирургических вмешательствах, является потенциальная опасность короткого замыкания при проведениях CPR (сердечно-легочной реанимации), когда незаземленные металлы могут причинить серьезные травмы и представляют опасность для здоровья из-за электрических полей высокого напряжения вокруг пациента и врача.
Таким образом, получение улучшенного радиационно-защитного материала будет предпочтительным, в частности, материала, обеспечивающего улучшенные способность пропускать воздух, повышенную гибкость, показатель затраты-эффективность, сопротивление старению и/или способность к складыванию.
Краткое описание изобретения
Соответственно, варианты осуществления по настоящему изобретению направлены на ослабление, уменьшение или устранение одного или нескольких недостатков, дефектов или нерешенных проблем, известных из уровня техники, таких, как указанные выше, по отдельности или в любой комбинации, для обеспечения радиационно-защитного материала и/или одежды согласно прилагаемой формуле изобретения.
Согласно первому аспекту по настоящему изобретению радиационно-защитный содержит представляет собой волокнистый материал с композиционными нитями, включающими вещество, непроницаемое для излучения, где нити упорядочены в регулярном рисунке с образованием радиационно-защитного материала.
Вещество, непроницаемое для излучения, может содержать один или несколько разных металлов в элементной форме, в окисленной форме, в виде сплава или в форме соли в комбинации с органическим полимером.
Органический полимер может содержать по меньшей мере одно из
- поливинила, полиолефина, сложного полиэфира, полиацетата;
- сополимеров поливинила, полиолефина и/или сложного полиэфира;
- полиацетата, поливинилхлорида, полипропилена и/или этилвинилацетата.
Металл в элементной форме, в окисленной форме, в виде сплава или в форме соли может представлять собой по меньшей мере один из следующих металлов:
- актиний, сурьма, барий, висмут, бром, кадмий, церий, цезий, золото, йод, индий, иридий, лантан, свинец, ртуть, молибден, осмий, платина, полоний, рений, родий, серебро, стронций, тантал, теллур, талий, торий, олово, вольфрам и цирконий.
Количество в нитях вещества, непроницаемого для излучения, может составлять более 25% от общей массы нитей и менее 90% от массы нитей, а остальная часть нитей может представлять собой органическую матрицу, содержащую технологические добавки и краситель.
Структура волокнистого материала может позволять воздуху проникать сквозь материал, причем воздухопроницаемость одного слоя радиационно-защитного материала составляет от 20 мм/с до 2000 мм/с, предпочтительно от 50 мм/с до 1500 мм/с, но более предпочтительно от 100 мм/с до 750 мм/с.
Структура волокнистого материала представлять собой тканый или вязаный регулярный рисунок. По меньшей мере одно из основы или утка может содержать вещество, непроницаемое для излучения. В некоторых вариантах осуществления и основа, и уток содержат вещество, непроницаемое для излучения.
Согласно второму аспекту по настоящему изобретения одежда, применяемая для защиты от излучения, содержит один или несколько слоев радиационно-защитного материала. Указанную одежду можно применять для медицинских целей.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения способ мойки одежды предусматривает мойку с использованием моющей жидкости. Одежду можно подвергать мойке в стиральной машине, такой как стиральная машина с вращающимся барабаном. Одежду можно подвергать мойке по меньшей мере одним из воды или детергента, или необязательно и первым, и вторым. Кроме того, предметы одежды можно подвергать мойке после складывания одежды.
Варианты осуществления предусматривают многократную мойку одежды между ее использованиями.
Другие варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы настоящего изобретения.
Некоторые варианты осуществления по настоящему изобретению предлагают удобный радиационно-защитный материал, который является облегченным и способен пропускать воздух. Указанный материал обеспечивает пропускание паров и делает одежду более удобной в ношении. Кроме того, его можно складывать без риска ослабления защиты от излучения. Материал также облегчает уход за любым предметом одежды, изготовленным из него.
Следует подчеркнуть, что термин "содержит/содержащий", используемый в данном описании, указывает на присутствие определенных признаков, количеств, стадий или компонентов, но заранее не исключает присутствия или добавления одного или нескольких других признаков, количеств, стадий, компонентов или их сочетаний.
Краткое описание графических материалов
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества вариантов осуществления по настоящему изобретению будут очевидны и выявлены в следующем описании вариантов осуществления по настоящему изобретению, содержащем ссылки на прилагаемые графические материалы.
На фиг. 1 показан график, на котором приведен показатель относительной защиты от дозы излучения при использовании нескольких слоев в радиационно-защитном материале согласно вариантам осуществления по настоящему изобретению.
На фиг. 2а-2b приведены изображения поперечного среза нитей, структурированных согласно вариантам осуществления по настоящему изобретению.
На фиг. 3а-3b приведены таблицы с данными, полученными в примерах 1 и 2, соответственно.
Описание вариантов осуществления
Ниже приведено описание отдельных вариантов осуществления по настоящему изобретению со ссылкой на прилагаемые графические материалы. Настоящее изобретение, однако, можно осуществлять в виде множества разных форм, и его не следует считать как ограниченное вариантами осуществления, приведенными в данном документе; скорее, данные варианты осуществления приведены для всестороннего и полного раскрытия и полной передачи объема настоящего изобретения специалистам в данной области. Терминологию, использованную при подробном описании вариантов осуществления, иллюстрированных прилагаемыми графическими материалами, не следует считать как ограничивающей настоящее изобретение. На рисунках сходные элементы снабжены одинаковыми номерами.
В следующем описании сделан упор на вариантах осуществления по настоящему изобретению, применимых для использования в медицинских целях, например, для защиты от излучения при диагностической визуализации, такой как рентгенография, рентгеноскопия, ангиография, компьютерная томография (СТ), магнитно-резонансная томография (MRI), ядерно-медицинская томография (такая как SPECT) и позитронно-эмиссионная томография (PET). Однако будет понятно, что настоящее изобретение не ограничивается применениями в данных целях, и может использоваться во многих других процедурах и сферах применения, в которых существует риск воздействия излучения, таких как атомные электростанции, оказание помощи при стихийных бедствиях и в вооруженных силах.
Будет понятно, что признаки и свойства отдельных вариантов осуществления, раскрытых в данном документе, можно комбинировать разными способами с образованием дополнительных вариантов осуществления, но все они находятся в пределах объема настоящего раскрытия. Например, одежда, изготовленная из радиационно-защитного материала согласно вариантам осуществления по настоящему изобретению, может представлять собой фартук, брюки, куртку, жилет, юбку, воротник для защиты щитовидной железы от излучения, рукав, перчатку, брюки, халат и шапочку.
Выражения условного наклонения, используемые в данном документе, такие как, в частности, "может", "мочь", "может быть" или "например" и им подобные, если конкретно не указано иное или из контекста не следует иное, в основном, предназначены для предоставления информации о том, что некоторые варианты осуществления включают, в то время, как другие варианты осуществления не включают определенные признаки, элементы и/или состояния. Таким образом, подобные выражения условного наклонения в целом не предназначены для указания того, что признаки, элементы и/или состояния в любом случае являются необходимыми для одного или нескольких вариантов осуществления или что один или несколько вариантов осуществления обязательно включают алгоритм для принятия решения, с указанием или подсказкой автора или без них, включены ли эти признаки, элементы и/или состояния или следует ли их выполнять в каком-либо конкретном варианте осуществления.
Любые описания способов, элементы или блоки в блок-схемах, описанных в данном документе и/или изображенных на прилагаемых фигурах, следует понимать как потенциально представляющие модули, сегменты или фрагменты кода, который включает одну или несколько выполняемых команд, обеспечивающих выполнение определенных логических функций или стадий способа. Альтернативные варианты реализации включены в объем описанных в данном документе вариантов осуществления, в которых элементы или функции можно удалить, выполнять в порядке, отличающемся от показанного или обсуждаемого, включая их последовательное, одновременное выполнение или выполнение в обратном порядке, в зависимости от предусмотренного функционального назначения, как было бы понятно специалистам в данной области.
Следует отметить, что в описанные выше варианты осуществления можно внести множество изменений и модификаций, элементы которых необходимо воспринимать как не выходящие за пределы других допустимых примеров. Все подобные модификации и изменения подразумеваются как включенные в данный документ в рамках этого описания и защищены следующей формулой настоящего изобретения.
Варианты осуществления по настоящему изобретению включают радиационно-защитный материал. Указанный радиационно-защитный материал представляет собой волокнистый материал с нитями, содержащими вещество, непроницаемое для излучения. Нити упорядочены в регулярном рисунке с образованием радиационно-защитного материала. Подобные структуры можно получить путем ткачества или вязания. Таким образом, радиационно-защитный материал может представлять собой тканый или вязаный материал.
Нити могут содержать композиционный материал, включающий материал, непроницаемый для рентгеновских лучей. Композиционный материал, как таковой, является относительно более легким по массе, в зависимости от количества в нем вещества, непроницаемого для излучения. Композиционный материал является более легким, чем изделия такого же объема, содержащие свинец.
В некоторых вариантах осуществления композиционный материал представляет собой неорганический материал, например, неорганическую композицию, которая содержит один или несколько металлов в окисленной форме, элементной форме, в виде их сплава или в форме соли.
В некоторых вариантах осуществления композиционный материал представляет собой органическую полимерную матрицу, такого как термопластичный полимер. Органическую полимерную матрицу можно выбрать из какого-либо вида термопластичных полимеров, их сополимеров и т.д. В некоторых вариантах осуществления термопластичный полимер содержит поливинил, полиолефин, сложный полиэфир, полиацетат и/или их сополимеры. В некоторых вариантах осуществления термопластичный полимер или сополимер содержит поливинилхлорид, полипропилен и/или этилвинилацетат.
В некоторых вариантах осуществления вещество, непроницаемое для излучения, можно выбирать из группы, содержащей элементы актиний, сурьму, барий, висмут, бром, кадмий, церий, цезий, золото, иод, индий, иридий, лантан, свинец, ртуть, молибден, осмий, платина, полоний, рений, родий, серебро, стронций, тантал, теллур, таллий, торий, олово, вольфрам и цирконий. Любой элемент можно включать в количестве по меньшей мере 2% от массы неорганической композиции.
В некоторых вариантах осуществления можно включать элемент(ы), обладающие дополнительной характеристикой поглощения энергии в по меньшей мере выбранном участке спектра электромагнитного излучения, имеющем энергию в диапазоне 10-200 кэВ, при этом данный (данные) элемент (элементы) ослабляет электромагнитное излучение, имеющее энергию более 10 кэВ, в такой же степени, как и металлический свинец толщиной по меньшей мере 0,10 мм.
Вещество, непроницаемое для излучения, может содержать в качестве компонента, непроницаемого для излучения, один металл или несколько разных металлов в элементной форме, в окисленной форме, в виде сплава или в форме соли. Металл в элементной форме, в окисленной форме, в виде сплава или в форме соли может представлять собой по меньшей мере один из следующих: сурьма, барий, висмут, лантан, свинец, олово, вольфрам и цирконий.
В некоторых вариантах осуществления композиционный материал содержит два металла в элементной форме, в окисленной форме, в виде сплава или в форме соли, которые выбраны из групп согласно различным вариантам осуществления. Это позволяет оптимизировать радиационно-защитные свойства в комбинациями с другими преимуществами настоящего изобретения, такими как низкая масса или способность к складыванию и т.д., в зависимости от типа одежды, которую будут использовать.
В некоторых вариантах осуществления неорганический материал согласно какому-либо варианту осуществления можно комбинировать со многими полимерами. В некоторых вариантах осуществления один полимер позволяет, например, оптимизировать свойства в отношении капсулирования неорганического материала, а другой полимер может придавать композиционному материалу оптимальные свойства в отношении технологии получения, такой как ткачество. Примеры таких комбинаций включают, например, полимер поливинилхлорид, обеспечивающий капсулирование неорганического материала, и бис(2-этилгексил)фталат, действующий в качестве пластификатора полимерной матрицы. В другом примере мультифиламентную пряжу, содержащую монофиламентные волокна полипропилена с включениями компонента, непроницаемого для излучения, комбинируют с монофиламентным полиэфирным волокном, при этом полиэфирное волокно обеспечивает прочностные характеристики, такие как достаточная прочность, позволяющая проводить обработку и/или изготовление пряжи, например, посредством ткачества. Комбинация двух или более полимеров в некоторых вариантах осуществления выбрана из перечня полимеров, приведенного выше.
В некоторых вариантах осуществления композиционный материал содержит органическую полимерную матрицу, такую, как описано выше, в комбинации с по меньшей мере металлом одного типа в элементной форме, в окисленной форме, в виде сплава или в форме соли. Соответственно, композиционный материал может быть получен из смеси материала, непроницаемого для излучения, и органической полимерной матрицы. Материал, непроницаемый для рентгеновских лучей, как таковой, может встраиваться в органическую полимерную матрицу. Следовательно, варианты осуществления по настоящему изобретению обеспечивают фактически равномерное распределение материала, непроницаемого для излучения, в композиционном материале, контролируя, таким образом, свойства непроницаемости для излучения радиационно-защитного материала. Этот вариант является существенно лучшим, чем нанесение материала, непроницаемого для излучения, на поверхность носителя, такого как носитель, полученный из неорганического материала, из органической полимерной матрицы, из хлопчатобумажной ткани или бумаги и т.д., на которых материал, непроницаемый для рентгеновских лучей, может формироваться, например, посредством пропитки. Подобная технология пропитки характеризуется тенденцией к скоплению на переплетениях волокон, из-за чего радиационно-защитные свойства не поддаются контролированию. Варианты осуществления по настоящему изобретению не имеют такой проблемы, поскольку вещество, непроницаемое для излучения, смешивается с композиционным материалом и, таким образом, может фактически равномерно распределяться в композиционном материале. Следовательно, вещество, непроницаемое для излучения, может фактически равномерно распределяться по всему поперечному сечению нити, как показано на фиг. 2а-2b. Поэтому количество вещества, непроницаемого для излучения, может фактически равномерно распределяться в направлении от центра к поверхности нити, как показано на фиг. 2а-2b. На фиг. 2а-2b нить изображена черным цветом, чтобы показать, что распределение вещества, непроницаемого для излучения, является фактически равномерным по всему поперечному сечению нити. Следовательно, каждая нить композиционного материала согласно настоящему изобретению может являться однородной нитью, такой как однородная монофиламентная нить. Однородная нить может содержать вещество, непроницаемое для излучения, которое фактически равномерно распределено по всему поперечному сечению нити. Этим оно отличается от двухкомпонентных нитей, в которых наблюдается разное распределение вещества, непроницаемого для излучения, в поперечном сечении нити, при этом первое распределение происходит в центре нити с повышенной непроницаемостью для рентгеновских лучей, а второе распределение происходит по направлению к поверхности нити. Второе распределение обеспечивает оболочку с повышенной прочностью, но с пониженной проницаемостью для рентгеновских лучей. Следовательно, проницаемость для рентгеновских лучей на поверхности радиационно-защитного материала, полученного из таких волокон, будет по направлению к поверхности. Для ослабления данного эффекта нити можно укладывать более плотно. Однако более плотная укладка нитей ухудшает способность материала пропускать воздух. Варианты осуществления по настоящему изобретению предлагают радиационно-защитный материал с непроницаемостью для рентгеновских лучей, более равномерно распределенной по поверхности, а также с улучшенной способностью пропускания воздуха по сравнению с известными радиационно-защитными материалами.
Количество вещества, непроницаемого для излучения, в композиционном материале может составлять 15-90%, предпочтительно в диапазоне 25-80% и предпочтительно более 25% по массе от общей массы и менее 90% от общей массы композиционного материала.
Диаметр нити может находиться в диапазоне от 0,1 мм до 2 мм, предпочтительно в диапазоне от 0,5 мм до 1,5 мм и более предпочтительно от 0,6 мм до 1 мм. Нить с диаметром в заданных диапазонах обеспечивает подходящее сочетание защиты от излучения, способности пропускать воздух и способности к складыванию при практическом применении в качестве радиационно-защитной одежды. Фактическая толщина может зависеть от практического применения материала.
Примером композиционной нити, включающей вещество, непроницаемое для излучения, является изделие под номером RONH 1030-785/2 от Roney Industri АВ, Веллинге, Швеция, состоящее из 61% бария сульфата в матрице из поливинилхлорида и добавок, диаметр которой составляет 0,7 мм. Другим примером является композиционная нить, включающая вещество, непроницаемое для излучения, под название Barilen 60 от Saxa Syntape GmbH, Любниц, Германия, который представляет собой мультифиламентную пряжу, из 60% бария сульфата в полипропиленовой матрице, усиленной нитями из сложного полиэфира.
В некоторых вариантах осуществления радиационно-защитный материал содержит 15-30 нитей на сантиметр, предпочтительно в диапазоне 20-25 нитей на сантиметр. Диаметр каждой нити составляет от 0,3 до 1,2 мм, предпочтительно от 0,5 до 0,9 мм. Данные диапазоны обеспечивают радиационно-защитный материал, обладающий прочностью, способностью пропускать воздух и сравнительно малой массой, а также обеспечивает достаточно высокие параметры защиты от излучения. Фактический диаметр нити может зависеть от планируемого использования одежды, содержащей радиационно-защитный материал. В тех применениях, где требуется более низкая степень защиты от излучения, можно использовать радиационно-защитный материал, содержащий нить меньшего диаметра, соответствующего нижней границе указанного выше диапазона, например, от 0,3 до 0,6 мм. Аналогичным образом, в применениях, где требуется высокая степень защиты от излучения, можно использовать текстильный материал, содержащий нить большего диаметра, соответствующего верхней границе указанного выше диапазона, например, от 0,9 до 1,2 мм. Кроме того, для повышения способности пропускать воздух можно уменьшить число нитей на сантиметр до значения, соответствующего нижней границе указанного выше диапазона, например, до 15-20 нитей на сантиметр, и наоборот, для уменьшения способности пропускать воздух увеличить, например, до 25-30 нитей на сантиметр. Нить, указанную в приведенных выше примерах, можно использовать в подобных вариантах осуществления.
В некоторых вариантах осуществления структура радиационно-защитного материала, т.е. структура множества отдельных нитей в волокнистом материале по отношению друг к другу, является тканой или вязаной. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере или основа, или уток содержат нити, включающие вещество, непроницаемое для излучения, как описано выше. В некоторых вариантах осуществления нити, образующие по меньшей мере или основу, или уток, представляют собой исключительно нити, содержащие вещество, непроницаемое для излучения, как было описано выше, т.е. они не включают нити другого типа. В других вариантах осуществления и основа, и уток содержат нити, включающие вещество, непроницаемое для излучения, как было описано выше, и необязательно исключительно такие нити и никаких других типов нитей. В тех вариантах осуществления, где только основа или уток содержат вещество, непроницаемое для излучения, другие нити могут содержать материал, такой как хлопок, сложный полиэфир, нейлон или полиолефин, который не включает какого-либо вещества, непроницаемого для излучения.
В структуре радиационно-защитного материала содержатся нити с зазорами между ними. Зазоры могут быть достаточно большими, чтобы обеспечить высокую воздухопроницаемость, но не снижать защиту от излучения. Подходящими зазорами, которые обеспечивают пористость и создают превосходную способность пропускать воздух, а следовательно, обеспечивают удобство в ношении наряду с сохранением защиты от излучения, являются зазоры величиной, эквивалентной слою свинца толщиной приблизительно 0,1 мм или более. Пористость одного или нескольких материалов можно измерить по методике испытания на воздухопроницаемость "Определение воздухопроницаемости тканей" (SS-EN ISO 9237:1995) при разнице давления 1 мбар. В зависимости от технологии ткачества и выбранного диаметра волокна воздухопроницаемость может находиться в диапазоне от 20 мм/с до 2000 мм/с, предпочтительно от 50 мм/с до 1500 мм/с, более предпочтительно от 100 мм/с до 750 мм/с.
Другим способом определения способности радиационно-защитного материала пропускать воздух является определение сопротивления проникновения водяного пара. Данный параметр очень тесно связано с ощущаемым удобством при ношении предмета одежды, и его проводят по методике испытания EN 31092:1993. Число слоев материалов имеет важное значение для получения положительных результатов в отношении сопротивления проникновения водяного пара и ощущаемого удобства при ношении. Для обеспечения приемлемого ощущаемого удобства при ношении сопротивление радиационно-защитного материала потере тепла при испарении (ret) должно быть менее 90, предпочтительно менее 70, еще более предпочтительно менее 50.
На фиг. 2а показан вариант осуществления структуры расположения нитей 1 в радиационно-защитном материале. Как показано на фиг. 2а, нити расположены таким образом, чтобы они защищали от радиации 2, такой радиации, которая воздействует фактически перпендикулярно по отношению к нитям 1. В данном варианте осуществления первая группа 3 нитей расположена в первом слое с зазорами между нитями первой группы. Вторая группа 4 нитей расположена во втором слое с зазорами между нитями второй группы 4. Кроме того, могут иметься зазоры между соседними нитями первого слоя и волокнами второго слоя. Ширина зазоров между соседними нитями первого слоя меньше, чем ширина или диаметр нитей второго слоя, и наоборот. Первая группа 3 и вторая группа 4 расположены так, чтобы нити второй группы 4 перекрывали зазоры между нитями первой группы, и наоборот. Поэтому можно регулировать и оптимизировать радиационно-защитные свойства радиационно-защитного материала, а также способность материала пропускать воздух, используя комбинацию структур и свойства непроницаемости нитей для рентгеновских лучей. Кроме того, варианты осуществления по настоящему изобретению обеспечивают способность пропускать воздуха, позволяя при этом воздуху проходить через зазоры между нитями. Вместе с тем структура нитей позволяет задерживать излучение, даже излучение, которое воздействует фактически перпендикулярно по отношению к радиационно-защитному материалу. Каждая нить первой группы 3 и второй группы 4 может располагаться по сути параллельно соседним нитям в той же группе. Нити одной группы, такие как в первой группе 3, могут располагаться параллельно нитям другой группы, такой как вторая группа 4. В других вариантах осуществления нити одной группы, например, первой группы 3, могут располагаться под отличным от нуля углом по отношению к нитям другой группы, например, второй группы 4.
На фиг. 2b показан вариант осуществления структуры расположения нитей 6 в радиационно-защитном материала. Как показано на фиг 2b, нити расположены таким образом, чтобы они защищали от излучения 7, от такого излучения, которое воздействует фактически перпендикулярно по отношению к нитям 6. В данном варианте осуществления нити 6 расположены в единой группе 8 в одном слое нитей. В некоторых вариантах осуществления между нитями 6 имеются зазоры для усиления воздухопроницаемости. В других вариантах осуществления нити 6 расположены без зазоров или фактически без зазоров между волокнами 6 для усиления радиационно-защитных свойств. Поэтому можно регулировать и оптимизировать радиационно-защитные свойства радиационно-защитного материала, а также проницаемость материала для воздуха, используя комбинацию структур и свойства непроницаемости нитей для рентгеновских лучей. Кроме того, варианты осуществления по настоящему изобретению обеспечивают способность пропускать воздух, позволяя при этом воздуху проходить через зазоры между нитями. Вместе с тем структура расположения нитей позволяет задерживать излучение. Излучение, которое воздействует фактически перпендикулярно по отношению к радиационно-защитному материалу, можно задерживать, используя несколько листов радиационно-защитного материала. Каждая нить одной группы 8 может располагаться фактически параллельно соседним волокнам одной группы 8.
В вариантах осуществления на фиг. 2а-2b отдельная нить образует пряжу. В других вариантах осуществления можно использовать мультифиламентные пряжи, где нити в пряже упорядочены таким способом, как нити 2, 6 на фиг. 2а-2b.
Примерами регулярных рисунков служат волокнистые материалы, полученные с помощью ткачества, вязания и плетения. Примерами технологий ткачества, которые можно использовать, являются сатиновое переплетение и саржевое переплетение, включая их варианты, например, двухстороннее саржевое переплетение по утку. На фиг. 2b показан пример структуры, полученной при расположении уточных волокон в структуре фактически параллельно друг другу, тогда как на фиг. 2а показан пример структуры, полученной при отделении в структуре друг от друга уточных волокон основными. Обе структуры могут присутствовать в тканой структуре в разных соотношениях в зависимости от используемой технологии. Поэтому технологию ткачества можно выбирать для достижения требуемых воздухопроницаемости и радиационно-защитных свойств. Воздухопроницаемость можно также регулировать, изменяя число содержания уточных нитей в сантиметр получаемого материала.
Варианты осуществления по настоящему изобретению предусматривают способ мойки одежды, изготовленной из радиационно-защитного материала согласно вариантам осуществления по настоящему изобретению. Одежда может предназначаться для защиты от излучения. В некоторых вариантах осуществления одежда содержит один или несколько слоев радиационно-защитного материала, описанного выше. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления одежда представляет собой одежду для медицинских целей.
Согласно данному способу одежду, изготовленная из радиационно-защитного материала согласно вариантам осуществления по настоящему изобретению, обеспечивают в стадии способа.
Согласно этому способу одежду можно загружать в стиральную машину вместе с моющей жидкостью, такой как вода. В некоторых вариантах осуществления моющая жидкость содержит детергент, а также необязательно воду. В некоторых вариантах осуществления одежду моют необязательно только водой или дополнительно детергентом в стиральной машине, такой как стиральная машина с вращающимся барабаном. В некоторых вариантах осуществления одежду складывают перед загрузкой и/или после загрузки в стиральную машину, но в любом случае перед добавлением моющей жидкости. Указанный способ может предусматривать установку температуры, используемой в стиральной машине, в диапазоне от 20 до 95 градусов Цельсия. Кроме того, можно добавлять детергент, такой как детергент для стирки. Подходящее количество детергента можно выбрать согласно инструкциям по применению детергента. Одежду можно подвергать мойке в течение подходящего времени согласно инструкции к стиральной машине для мойки медицинской одежды. В некоторых вариантах осуществления одежду моют вручную необязательно с использованием моющей жидкости. Во время мойки одежда, а, следовательно, и радиационно-защитный материал, будет подвергаться многократному складыванию. Поэтому указанный способ предусматривает многократное складывание одежды и мойку сложенной одежды. Поскольку радиационно-защитный материал содержит композиционные нити, мойка и/или складывание не будут ухудшать радиационно-защитную функцию одежды. Этим он отличается от материала в стандартной радиационно-защитной одежды, которая подвергается риску необратимой деформации при складывании, тогда как радиационно-защитный материал согласно вариантам осуществления по настоящему изобретению допускает возможность обратимого сворачивания и подвижности волокон. Обратимое сворачивание и податливость к перекладыванию указанного материала обеспечит пользователю возможность проводить многократную мойку одежды в стиральной машине, складывать ее и/или хранить изделие сложенным на стеллаже. Этим она отличается от предметов одежды, изготовленных из материала, пропитанного веществом, непроницаемым для излучения, многократная мойка которых может ослабить степень пропитки и постепенно ухудшает их радиационно-защитные свойства. Однако, одежду согласно настоящему изобретению можно подвергать многократной мойке без нарушения ее радиационно-защитных свойств.
Как обсуждалось выше, радиационно-защитный материал можно применять в одежде, используемой для радиационной защиты. Указанная одежда может содержать один или несколько слоев радиационно-защитного материала для улучшения радиационно-защитных качеств. Увеличение числа слоев улучшит радиационную защиту, а приемлемое число слоев будет зависеть от радиационно-защитных качеств каждого слоя. Для функционирования надлежащим образом вариант осуществления должен ослаблять проникающее излучение на приблизительно 90%. Однако, при обеспечении одного и того же уровня радиационной защиты слишком большое количество слоев текстильного материала, непроницаемого для излучения, может снижать воздухопроницаемость, а слишком малое количество слоев может потребовать толстой и жесткой ткани, а следовательно, неудобной в ношении. В некоторых вариантах осуществления для удовлетворения данных условий одежду изготавливают из 1-10 слоев радиационно-защитного материала, более предпочтительно одежду изготавливают из 1-6 слоев радиационно-защитного материала, а еще предпочтительнее одежду изготавливают из 2-4 слоев радиационно-защитного материала. Зависимость радиационной защиты от числа слоев в радиационно-защитном материале отражена в таблице на фиг. 3. Подходящее число слоев в определенном материале и в текстильной составе соответствует тому пределу, при котором уровень радиации, проникающей через настоящий вариант осуществления, достигает 10% от полной дозы излучения.
Свойства защиты от излучения можно измерить при помощи стандартной рентгеновской аппаратуры, и в приведенных ниже примерах используемым рентгеновским аппаратом был Super8CP (генератор рентгеновского излучения) при 100 кВ и заряде 10 мАс, производства фирмы Philips, Эйндховен, Нидерланды. Использовали детектор Ray Safe Xi производства фирмы Unfors АВ, Гётеборг, Швеция.
Пример 1
3
Радиационно-защитный материал согласно вариантам осуществления по настоящему изобретению изготовляли с использованием коммерчески доступных композиционных нитей, включающих материал, непроницаемый для излучения (RONH 1030- 785/2 от Roney Industri АВ, Веллинге, Швеция, содержащий 61% бария сульфата в поливинилхлоридной матрице и добавки, диаметр которого составлял 0,7 мм). Нити упорядочивали в регулярном рисунке посредством ткачества в саржу с образованием радиационно-защитного материала и получения воздухопроницаемого текстильного материала, характеризующегося максимально возможной защитой от излучения. Основа, использованная в примере 1, представляла собой монофиламентные пропиленовые нити (Nm 30) без добавления вещества, непроницаемого для излучения. Саржу изготавливали с 20 уточными нитями на сантиметр текстильного материала, а поверхностная плотность слоя ткани в этом примере составлял 1,59 кг/м.
В таблице на фиг. 3а можно увидеть, что первый слой радиационно-защитного материала существенно уменьшает проникающее излучение. Дополнительные слои уменьшали ее в меньшей степени, но были необходимы для достижения надлежащего уровня защиты. Воздухопроницаемость функционировала подобным образом, причем несколько слоев уменьшали воздухопроницаемость. Следовательно, число слоев должно быть как можно меньше, но без снижения радиационной безопасности. В этом примере 6 слоев радиационно-защитного материала обеспечивали 10% от полной дозы излучения. При использовании метода испытания EN 31 092:1993, упомянутого выше, сопротивление проникновения водяного пара (ret) составляло 25 в одном первом слое радиационно-защитного материала и 47 в двух слоях радиационно-защитного материала.
Необходимо понимать, что этот пример демонстрирует лишь воздухопроницаемость в связи с радиационной защитой. Другая композиция неорганических соединений обеспечит, возможно, более высокую степень защиты от излучения, при этом потребовалось бы меньше слоев текстильного радиационно-защитного материала. Кроме того, в таком изделии, как одежда, содержащая радиационно-защитный материал, наружная и внутренняя поверхность изделия может содержать материал поверхности, не являющийся радиационно-защитным, который также может оказывать некоторое воздействие на воздухопроницаемость и сопротивление проникновению водяного пара. Приведенные в этом примере результаты измерений относятся только к радиационно-защитному материалу.
Пример 2
2
Радиационно-защитный материал согласно вариантам осуществления по настоящему изобретению изготовили с использованием коммерчески доступных композиционных нитей, содержащих материал, непроницаемый для излучения (Barilen 60 от Saxa Syntape GmbH, Любниц, Германия, который представляет собой мультифиламентную пряжу, содержащую 60% бария сульфата в полипропиленовой матрице, усиленной нитями из сложного полиэфира.) Было 30 нитей при линейно массовой плотности волокна 2800-3200 м/кг, в котором диаметр отдельного монофиламентного пропиленового волокна содержащего бария сульфат, составлял 0,06 мм). Нити упорядочивали в регулярном рисунке посредством ткачества в саржу с образованием радиационно-защитного материала и получением воздухопроницемого текстильного материала с максимально возможной защитой от излучения. Основой, использованной в примере, являлась хлопчатобумажная нить (Nm 32/2) без добавления вещества, непроницаемого для излучения. Саржу изготовляли с 20 уточными волокнами на см текстильного материала, а поверхностная плотность слоя ткани в этом примере составляла 0,92 кг/м.
В таблице на фиг. 3b приведены радиационно-защитные свойства и воздухопроницаемость материала при разном числе слоев. Четко видно, что защита от излучения была менее эффективной, чем в примере 1 из-за низкой поверхностной плотности. Мультифиламентная композиция с менее грубыми волокнами также значительно понижает воздухопроницаемость. Следовательно, с точки зрения оптимизации воздухопроницаемости более предпочтительной является мононить диаметром в диапазоне от 0,5 мм до 1 мм. Однако, в зависимости от дозы излучения может потребоваться более низкая поверхностная плотность.
Дополнительные варианты осуществления
В другом варианте осуществления способа, который также может быть предложен отдельно от других вариантов осуществления, упомянутых выше, в нити перерабатывают радиационно-защитное воздухонепроницаемое полотно, которое иногда называют литым полотном. Для изготовления радиационно-защитного материала согласно вариантам осуществления по настоящему изобретению по сути можно использовать коммерчески доступный материал, не обладающий требуемыми свойствами, например, способностью пропускать воздух. Указанный способ предусматривает измельчение радиационно-защитного воздухонепроницаемого полотна. Затем измельченный радиационно-защитный материал экструдируют в нити частично вместе с исходными полимерами и исходным радиационно-защитным материалом или без добавления каких-либо исходных материалов. Затем волокна перерабатывают в ткань таким образом, как было рассмотрено выше, с использованием технологий ткачества и вязания. В примере по данному варианту осуществления полученные результаты показывают, что поглощение рентгеновских лучей тканым материалом, который содержит нить, полученную с использованием данного способа, происходит неожиданно эффективно, приближаясь в значительной степени по эффективности к коммерческому материалу.
Этот способ является применимым для обеспечения радиационно-защитного материала, в котором уток содержит нить, изготовленную из переработанной радиационно-защитной одежды. В таких вариантах осуществления основа может представлять собой материал, не являющийся радиационно-защитным материалом, такой как полимер или хлопчатобумажная основа. Переработанный радиационно-защитный материал может представлять собой радиационно-защитное воздухонепроницаемое полотно или какие-либо упомянутые выше радиационно-защитные нити. Переработанные радиационно-защитные нити можно измельчать таким же образом, как было описано выше по отношению к полотну. Перед проведением подобного измельчения удаляют всю основу, содержащую материал, не являющийся радиационно-защитным материалом.
Пример 3
2
2
Приобретали радиационно-защитный материал у Kemmetech Ltd (Unit 4 Arnold Business Park, Branbridges Rd, East Peckham, Кент, TNI2 5LG, Великобритания) с идентификационным кодом FSLF0125/1200/U/NT. Данный материал определен как "виниловое полотно, не содержащее свинца". Это полотно измельчали на части посредством пары ножниц, а затем подавали в экструдер при температуре около 170 градусов Цельсия. Волокно пропускали через водяную ванну при очень низком натяжении, а затем наматывали на валик. Измеренный диаметр волокна составлял 0,76 мм. Затем волокно ткали в саржевую ткань, используя оборудование от компании Dornier. Готовая ткань содержала 22 волокна на сантиметр радиационно-защитного материала. Поглощение излучения измеряли как в предыдущем примере, используя генератор рентгеновского излучения Philips Super8СР. Для поглощения 90% излучения необходимо виниловое полотно, не содержащее свинец, от компании Kemmetech Ltd при 3,48 кг/м, тогда как ткани, произведенной как описано выше, необходимо 3,61 кг/м. Понижение эффективности отчасти обусловлено тем, что в ткани должна присутствовать неактивная основная пряжа, а также наличием пористости у ткани, которая может пропускать некоторую часть излучения. Однако увеличение массы является относительно небольшим, принимая во внимание получаемые преимущества, такие как проницаемость для воздуха и износостойкость при складывании.
Дополнительные примеры
При использовании нитей, полученных согласно способу, предусматривающему измельчение коммерчески доступного радиационно-защитного материала, получали разные составы тканей. Эти составы подвергали испытаниям и оценивали в отношении поглощения излучения. В таблице 1 приведены некоторые из полученных результатов, при этом все образцы представляли собой ткани, произведенные как указано выше, а нити содержали 60% по массе металла в форме его соли или в виде его оксида. Матрицей служил этилвинилацетат (ЭВА), а эффективность выражали через поверхностную плотность, необходимую для поглощения 90% экспозиционной дозы излучения (100 кВ и 10 мА.с). Два образца, образец A и образец B, подвергали измерениям, а полученные результаты приведены в таблице 1. Измерения показали, что достаточное поглощение достигалось при использовании вольфрама оксида, бария сульфата, а также олова оксида в виде металла, в элементной форме, в окисленной форме, в виде сплава или в форме соли.
Настоящее изобретение было описано выше с ссылкой на конкретные варианты осуществления. Однако, помимо описанных выше, возможны и другие варианты осуществления в пределах объема настоящего изобретения. Помимо описанных выше, могут быть предложены и другие стадии способа в пределах объема настоящего изобретения. Различные признаки и стадии по настоящему изобретению можно комбинировать иначе, чем описано. Объем настоящего изобретения ограничен лишь прилагаемой формулой изобретения.