PPE 创新，抗疫将士亟需更好的军装（上）
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作者：钟宛衡 童慧明
在2020全球抗击新冠病毒肺炎之战中，这个观点已被人们日益认同：这是一场完全不同于历史上任何一次因民族、国家的利益争夺与制度、信仰的纠葛而起的“世界大战”。它是一场“人类世界”与“病毒世界”之间的War，是保卫人类命运共同体、从疫病中拯救更多生命的战争。
既然是“战争”，那么奋战在抗疫一线的医护人员，即是战场上冲锋陷阵的将士，他们所需的个人防护用品与医疗设备，无异于常规战争的军装与武器，直接关乎抗疫战争的成败。但自疫情全球大爆发以来4个月中各种媒体传送的海量讯息与影像，却告诉我们一个残酷的事实：在COVID-19袭击各国之前，人类并未将抗疫视为一场真正意义的战争，为医护将士储备、提供的个人防护设备及各类医用物资，与当下各国军备物资相比天差地别！
缺乏PPE的医护人员与军人装备天差地别 图源：网络
更加不可思议的是，越是在科技创新、物资丰盈、金融财富极为发达的国家，这种落差就越巨大。
不要让我们赤手空拳去战斗！
4月21日，全美注册护士联合会（NNU）在白宫前举行抗议集会，期望引起全国、全世界对成千上万名缺乏PPE（“个人防护设备”的简称）的美国医护人员生命安全的关注。一位护士举着的标语牌上写着: 不要让我们赤手空拳去战斗！因为自COVID-19于3月上旬在纽约等大都市爆发、大量确诊病例涌入医院以来，各大医院的医用口罩、护目镜、防护服、手套、鞋套等PPE严重短缺，已成为震惊世界的事件。而因防护服不足、防护条件恶劣而感染导致医护人员染病去世的事例在美国、欧洲等国都屡见不鲜。
4月21日 美国NNU护士在白宫前抗议集会 图源：网络
4月2日，意大利外科和牙科医生联合会、卫生医疗行业协会分别发布公告称，意大利自疫情暴发以来，感染新冠肺炎的医护人员超过1万例，约占总病例的10%，去世的医生达69人。WHO 4月11日的每日疫情报告显示，截至4月8日已有52个国家和地区累计报告了22073位医护人员感染病例。美国CDC 4月中旬的报告显示，在至4月9日全国报告的315,531病例中，就有9282名确定为医务人员患者；而据近日的西班牙媒体披露，该国已是医护人员确诊感染新冠肺炎人数最多的国家，占总确诊人数的20%，达到4.2万人。
在英国，绝大多数以合同工方式在国家医疗服务体系（NHS）各医院工作的医护人员生活在恐惧之中，担心自己一旦被感染与隔离，将连续几周无法工作拿不到薪水。而英格兰公共卫生署则在4月17日表示，如果医院专业防护服用尽，要求医生和护士穿戴一次性塑料围裙来防止感染。
纽约某医院三位穿垃圾袋的护士后被报道全部感染 图源：网络
纽约一家医院三位护士穿着黑色垃圾袋改制的防护服留下的合影刺痛了世人的神经，既不能保护自己也不能保护病人防止院内交叉感染，据报道她们后来全部确诊感染。大量医护人员穿垃圾袋、雨衣、围裙等完全不符防护要求的装束上阵的事件，凸显了PPE不到位的可怕后果。而在另一段对纽约医院进行的视频采访中，身穿垃圾袋改制隔离服的受访护士则直接向记者索求对方穿在身上的 PPE。
图片/ 视频来源：网络
这些数据与事例表明，没有任何一个国家在COVID-19这种全球大流行疫情突袭至眼前时，表现出了能向抗疫参战的医护人员提供足够的PPE防护、避免感染伤害的物资准备，说明它已超出了各国应对全球性公共卫生紧急事件的战略储备规划能力。而随着世界各国报告的新冠确诊案例逼近500万、成45度角上升的曲线与不断刷新峰值的单日新高，以及越来越多国家在疫情未完全控制前提下的复工、复产，医护人员势必会面临越来越大的工作压力、染病风险与心理恐惧，PPE短缺将是一个长期困扰全球抗疫的紧迫问题。
2020/05/18 全球疫情最新数据 图源：约翰·霍普金斯大学疫情地图
PPE的重要价值，在最早投入抗疫的我国已获得充分印证：1月下旬武汉与湖北爆发疫情初期，医院也曾出现过短期PPE不足、医护人员穿戴不达标准的防护服甚至翻出非典时用过的旧“白大褂”紧急上阵而被感染的情况。幸亏我国具有全球PPE主要生产国的优势，迅速调拨资源在极短时间内解决了问题。
疫情爆发时武汉也曾出现短时PPE不足 图源：网络
《第一财经》于3月6日刊发的新闻中报道：“3月6日，在国新办举行的疫情防控救治进展情况新闻发布会上，中央指导组成员、国务院副秘书长丁向阳表示，迄今湖北省超过3000名医护人员感染新冠肺炎，其中40% 在医院感染，60% 在社区感染，均为湖北省医护人员，均为非传染科医生。驰援湖北省的4万多名医护人员，到目前没有感染报告。”
该报道还特别提到了武汉医疗机构医务人员的表示：二级及以下的医院基本没有三级防护用品，只有传染科备一些，不过也不多。而后期驰援湖北的4万多名医护人员，在已知疫情的高风险之后，通过到位的防护而无一人感染。
大量媒体都介绍了北京、上海、浙江、广东等各省派出的217支医疗救援队，随行携带了大量 PPE等医疗物资。从许多医护人员在ICU问诊、抢救病人的现场影像中，会看到不少医生佩戴双层口罩——内戴N95医用防护口罩、外罩一次性医用外科口罩，穿着双层防护衣——内穿医用防护服、外罩一次性隔离服，且头罩、护目镜、手套、鞋套一应俱全，甚至有些为频危病人使用ECMO需要紧急插管时，医护人员穿戴了最新科技的正压防护头罩。经由“武装到牙齿”来杜绝任何一丁点感染的可能，充分显示了有备而来的强大防护优势。
严密防护的各省医疗救援队 图源：网络
而且在2月复工复产后，开足马力的医用物资产业迅速恢复产能，不仅充分满足了一线医护人员的使用，连喷洒消毒剂、机场与海关等二线防疫与检疫人员也都配置、穿戴了专业的PPE，以致于许多近期由海外回国的留学生感慨地说：中国机场检疫人员穿戴的PPE远远好过欧美国家的医院。
严密防护的中国机场检疫人员 图源：网络
PPE 的前世今生
个人防护设备（Personal Protective Equipment，简称PPE）泛指应用于各行各业因在特殊专业场所、环境中从事工作的人员免受身体伤害而研发设计的专用服装、用具与设备。单从PPE的字面含义来看，为军人、警察参战与维护社会治安所配置的作战服、防弹服等军用防护装备，其实也属于PPE范畴。在医疗保健领域，PPE包括了防护服、口罩、护目镜、防护面屏、帽子、隔离衣、橡胶手套、袜套、鞋套等专用物品，其防护目标是保护医护人员免受在诊治、抢救病患中因接触飞沫或空气传播等途径而被带菌体液和感染性生物所侵害。
关于保护口鼻不被病毒侵入的口罩话题，BDDWATCH之前已用3篇连续文章对其在疫情爆发以来的应用、研发、生产与创新进行了深入探讨，本文将聚焦探讨保护医护人员其他身体部位的防护用品。
医用防护服出现距今己有几百年历史，最早期的防护服也仅仅是在进行外科手术时才穿，应用面较为单一。1875年，在托马斯·艾金斯（Thomas Eakins）的油画《格罗斯诊所（The Gross Clinic）》中，呈现了著名的美国外科医生塞缪尔·格罗斯（Samuel Gross）在费城杰弗逊医学院外科梯形教室实施外科手术的场景，而他所穿的黑色双排扣礼服，便是当时最常见的手术装。
油画《格罗斯诊所》Thomas Eakins 1875 图源：网络
1886年，德国外科医生恩斯特·冯·贝格曼 (Ernst von Bergmann）设计了雪白色长外套作为手术衣，成为白色长身手术衣的发明人，并在一幅1897年的照片中留下了他与助手穿着“白大褂”工作的场景。
图片：左/ 恩斯特·冯·贝格曼；右/ 1897年贝格曼与助手穿着“白大褂”工作照
1889年，美国画家托马斯·埃金斯（Thomas Eakins）创作的标志性肖像画《阿格纽诊所（Agnew Clinic）》中，呈现了宾夕法尼亚大学医学院外科系创办人海斯·阿格纽（Hayes Agnew）博士穿着一件后开口的白色手术衣在课堂上现场教学的场景。
油画《阿格纽诊所》Thomas Eakins 1875 图源：网络
1914年7月，瑞士医生西奥多·科切尔（Theodor Kocher）在做一个手术中戴上了橡胶手套，右边的助手在橡胶手套顶部还戴着棉手套。
瑞士医生西奥多·科切尔戴橡胶手套做手术 图源：网络
1918年，为了应对在西班牙爆发的大范围流感，医生在进入疫情区进行救治时，也开始使用白色防护服装和口罩来对自己进行防护。
西班牙大流感源自美国，当时美国护士已全部穿用白色防护服 图源：网络
第二次世界大战期间，美国军需部门研发的用比马丝光棉（Bima satin cotton）制成的 Quarpel防水军装，其优异的拒水效果完全适应了战时的需要。因为这种拒水织物非常具有市场前景，于是战后便开始用于外科手术衣。随着20世纪50年代末非织造产业的发展，具有优良防护性和强度的一次性手术衣被研发出来，并在防护服行业占据了一部分市场。1980年，医疗机构开始研发并使用医用屏蔽织物，其目的是为了保护患者不受医护人员身上或衣服上细菌的感染。
Bima satin cotton制成的Quarpel 防水军装面料 图源：网络
进入90年代后，随着各种传染性疾病和传染途径的被发现和证实，为了隔绝微生物和血液的渗透，阻隔织物、层压织物和涂层织物等防护材料开始渐渐发展起来。在对传染病患者进行隔离护理时，也需要对医护人员进行身体防护，医院隔离病房使用的隔离衣便逐渐成为一类专用的防护服。在血液传染病被人类发现并认识后，美国劳动部职业安全和健康委员会（OSHA）、世界卫生组织（WHO）和美国疾病控制中心（CDC）相继制定相关的规则以保护医护人员的安全，并开始将这类防护用品统称为“个人防护设备（PPE）”。
在WHO的官网上，对个人防护设备（PPE）所包含的物品有明确的介绍：
预防和控制感染的措施包括：手卫生，个人防护设备和废物管理材料。防护设备是指用来保护医护人员或其他人，防止被感染的衣物组成。
这些通常包括标准的预防措施：手套、口罩、罩衫。 如果是血液或空气中有高度感染的可能性，还将包括：用于面部防护的护目镜和面罩或口罩、手套、手术服或隔离衣、头罩、胶靴。
而且针对高死亡率的埃博拉病毒到目前为止面对在WHO时，医护人员所需要的防护装备及其要求列出清单：
2014年，为了保护医疗工作者免受埃博拉疫情感染，美国CDC发布了新的医疗防护指导，要求面对病患的医护人员不应有任何裸露在外的皮肤，除必须穿着一体式的医用防护服外，还建议不应再佩戴无法完全覆盖皮肤的护目镜。
2014年美国CDC发布的埃博拉疫情防护指引 图源：网络
因为护目镜不是一次性用品，且会在使用中会因呼吸而起雾，导致佩戴者会下意识地用虽戴手套但可能沾有体液的手来调整护目镜。同时，该指引还建议应该戴双层手套，穿高及小腿中部的防水靴套与向下延伸覆盖至小腿中部的一次性隔离衣，并佩戴N95呼吸器或电动空气净化呼吸器。
对医护人员穿着的全身防护服，这里就提及了“医用防护服”与“一次性隔离衣” 两种。
1、医用防护服，是指医务人员（医生，护士，公共卫生人员，清洁人员等）和进入特定卫生区域的人员（例如患者，医院就诊者，进入感染区域的人员等）使用的防护服。医用防护服具有很强的抗渗透功能，透气性好、强力高、高耐静水压等特点，可抵抗酒精、血液、体液、空气尘埃颗粒和细菌病毒的渗透，能够有效保护人员安全，保持环境清洁。
医用防护服 图源：网络
医用防护服是一种具有很高水平的安全防护设备，质量检查非常严格，需要测试多种性能。其材料通常为聚丙烯纺织粘合织物、新型聚酯纤维、SMS无纺布、聚合物涂层织物、聚乙烯透气膜/无纺复合材料等等，不同的材料有着不同的特性。
2、一次性隔离衣，是广泛应用于医院、制药、食品、电子、生物工程、精密机械、光学、航天、航空、喷漆、环保等需要在洁净环境中工作的人员的专业防护衣装，用100% 高密度、高强度的聚乙烯材料制造，透气、透湿，既能阻隔微细粉尘和液体穿透，又允许水汽透出；而且隔离衣本身不发尘、不粘尘，能有效杀菌、抑菌，多为带帽的连体款式设计，并根据不同的防静电或洁净环境要求，有多种颜色和规格。
一次性隔离衣 图源：网络
两者的防护目的和防护原理不同，主要区别在于，前者比后者更耐用，防护等级更高，防护性能更好。下来，我们将聚焦探讨医用防护服。
医用防护服等级
由于使用环境的特殊性，常见的医用防护服测试项目有喷雾等级、灭菌性能、消毒要求、过滤效率、断裂强度、断裂伸长率、阻燃性等，分为三个方面：
1、屏障性能测试——屏障，是防护服最重要的性能，包括三个方面：液体屏障性能，微生物屏障性能，过滤性能。液体屏障，是指医用防护服应能够防止水、血液、酒精和其他液体渗透，并具有超过4级的疏水性，以避免由患者血液，体液和其他分泌物携带的病毒传染医护人员；微生物屏障，是指针对细菌和病毒的防护服，主要用于防止医务人员与患者之间的接触传播和交叉感染；过滤性能，是指以吸入或附着在皮肤表面的气溶胶形式阻止病毒传播，从而导致感染。
2、物理强度和耐久性——此测试旨在确保制造防护服所用的材料具有足够强度，以抵抗物理损坏，例如浸入、撞击、刺穿和撕裂。
3、舒适度——防护服是用高质量的隔离材料制成，因此热量不易散发，如果热量积聚过多，人们会感到不舒服，从而影响工作效率和质量。舒适度包括透气性、耐水蒸气性、悬垂性、重量、表面厚度、静电性能、反射率、气味和皮肤敏感性，其中最重要的是透气性和耐水蒸气性。
除以上的性能指标外，医用防护服还需要具有以下的消毒耐受性：良好的耐洗色牢度、不易燃、防止皱缩、无毒无刺激性、对皮肤无伤害等。
从过去三十年来医用防护服的科技创新与迭代升级轨迹看，其更多借鉴了对个人安全防护要求更高的化学工业防化服的技术、材料与设计成果。过去十年来，由美国提出并制定了覆盖防化、防毒、防疫等多个PPE应用领域的4个等级标准：
美国目前的防护服4 级标准 图源：网络，BDDWATCH 整理制图
美国杜邦公司，是一家以科研为基础的全球性企业，也是医用防护服行业尽人皆知的龙头企业。而在两百年前，杜邦主要是一家生产火药的公司，一百年前，其业务重心转向全球的化学制品、材料和能源。
今天，在进入第三个百年时，杜邦把提供能够真正改善人们生活、以科学为基础的解决方法为愿景，杜邦防护服已成为杜邦公司的核心产品。杜邦PPE解决方案囊括了行业中一些最受信任的防护材料品牌，包含针对有毒液体、气体、粉尘等危害的杜邦防护服Tyvek和Tychem，用于于护身及切割和磨损防护的Kevlar凯夫拉芳纶纤维，用于高热与火焰危害防护的Nomex纤维等。
美国杜邦公司的Tyvek 材料被广泛应用于 C、D级防护服 图源：杜邦官网
根据使用环境以及可能存在的危害，杜邦会给予客户选择防护服的指导，其供应的杜邦防护服分为三类：包括符合A级、B级防护标准的Tychem全封闭防化服，C级防护标准的TychemC杜邦化学防护服以及Tyvek杜邦医用防护服。
美国杜邦公司的Tychem 材料被广泛应用于 A、B 级防护服 图源：杜邦官网
在应对大流行病的公共卫生紧急事件方面，我国医护人员只有2003年抗击非典的经验，但没有之后的埃博拉病毒、H1N1等更多全球性的病毒疫情应对经历。非典之后，我国政府更新了相关的医疗防护设备的国家标准文件。目前我国的医用防护服按用途和使用场合分为四类：
第一类是大家熟悉的“白大褂”，为医护人员日常工作中穿的防护服；第二类是手术服，是为医护人员在手术室内工作专门设计的服装；第三类是隔离衣，是在医护人员接触病人、家属探视病人等场合下穿戴的服装；第四类防护服则是进行医疗急救、传染病区、电磁辐射区等特殊区域的人员穿着的服装。
本文所说的“医用防护服”即指第四类防护服，有一体化连帽上衣、裤子的全身式结构和分身式结构两类。而与美国覆盖所有 PPE 应用行业的 4 级标准比较，对应的是 C 级防护服。
医用防护服穿脱流程
我国的标准是基于PPE适用场景、各件具体物品功能而制定的，但对其相互之间的配合使用、穿戴前后顺序及穿脱流程却并未有详尽规范。尤其是面对前所未有的新冠肺炎高传染风险时，若没有一套科学、严格的穿脱流程，各种PPE物品的防护效能会大打折扣。
因此，在疫情到来不久，武汉华中科技大学同济医院就迅速为一线医护人员制订了“感控”与“院感”（预防和控制医院内的感染）二级防护措施，适用于进入隔离留观室和专门病区的医务人员。按照穿戴流程顺序，最少7件PPE防护装备的穿脱流程在不同区域有相应的设定（图）。而进入隔离病房则需经过5个区域，分别为：第一穿衣区、潜在污染区、风淋通道、紫外线消毒区，最后才是感染病房区。
武汉医院制定的PPE穿戴流程 图源：BDDWATCH 整理制图
很快，许多医院富有经验的感染科医护人员也制作出直观的PPE穿脱视频，免费上传网络，指导众多缺乏感染防护经验的医护人员快速掌握正确使用 PPE 的要领。正是因为有了足够的PPE物资保障、严格的穿脱规范与完善的进入感染区管理流程，确保了2月中旬以后我国大量医护人员走上各地抗疫一线之后的安全。
上述的 PPE 穿脱流程，是依据我国现有的医用PPE产品系统条件制定的，虽然在疫情中有效地保护了医护人员的健康，但并不等于已经尽善尽美了。大量一线抗疫将士穿戴这些 PPE 产品长时间在污染区抢救生命的经历与体验，以及少数医院在科技机构支援下紧急使用中国自主开发的“正压防护头罩”等案例都告诉我们，不仅现已大量应用、生产的 PPE 需要迭代创新，而且现有的医用防护服标准也需要尽快升级优化，因为在未来1-2年人类抗击新冠肺炎的持久战中，前线抗疫将士亟需更好的军装。
（未完待续）
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