專利名稱:抗微生物的空氣過濾器的制作方法
發(fā)明背景技術：
領域本發(fā)明涉及可用以減少空氣流中的微生物數(shù)量的過濾器。更具體的說，本發(fā)明涉及加入至少一種可用于減少微生物數(shù)量的預防性化合物的空氣過濾器。
背景技術：
人在一生中要將大量的空氣吸入肺中。隨空氣而來的是形形色色的空氣傳播污染物，如花粉、灰塵、皮屑、煙霧、細菌和病毒。肺、支氣管和鼻道具有很大程度的保護措施，來過濾或處理隨空氣吸入肺部的無危險空氣傳播物。但是，傳染性生物如病毒和細菌通常能穿透黏膜進入人體內(nèi)。隨后，細菌和病毒可能會引起疾病或毒性作用，需要進行專門的藥物治療和/或住院治療。
導致可呼吸空氣質(zhì)量低下的另一個問題在于建筑物如居室和辦公室的建筑式樣。由于加熱和通風的費用日益攀升，已在采取的措施是使建筑物具有更高的能量效率。這導致室內(nèi)空氣與新鮮的室外空氣交換量減少。這會降低室內(nèi)空氣質(zhì)量，增加空氣傳播污染物的濃度，增加建筑物內(nèi)包含的空氣傳播傳染性病毒和細菌群體。污染物的這種增加可能會導致產(chǎn)生現(xiàn)已為人所知的不良建筑物綜合征。
病毒和細菌對個體特別是免疫削弱的個體，如早產(chǎn)兒、嚴重燒傷的人、有細胞介導免疫的人、接受免疫抑制治療的病人、患有獲得性免疫缺陷綜合征(AIDS)的病人等個體的感染問題，一直是為人所關注。通常知道，個體可以通過自己負責采取簡單的防護措施來減少病毒和細菌感染的風險，所述防護措施如在接觸被感染表面后、在處理食物或碰觸任何開放傷口之前要洗手。但是，在所述傳染性生物為空氣傳播的情況下，這種防護措施成效有限。通常，人是通過呼吸與傳染性生物接觸的，該生物會侵入鼻道或支氣管道的黏膜。
目前，對患者因生物或其生物毒素導致的疾病的治療手段只局限于暴露后預防措施，在這種措施下，病人攝入、吸入、注射或局部施用設計來防止傳染性生物傳播的合適吸收性抗生素。但是，伴隨這種暴露后措施的一個問題是，許多疾病目前并沒有已知有效的治療藥物，或者該生物已產(chǎn)生對有效藥物或抗生素的抗性。本文所用術語“預防”指針對傳染性生物的治療，以防止亞臨床感染或傳染性生物計數(shù)發(fā)展成為臨床可確認的感染。術語“預防性化合物”指a)可用于臨床可確認感染的一般或特殊治療的藥物或其它化合物；或者b)現(xiàn)在或以后確認能有效抑制傳染原(infectious agent)或傳染性生物的生長或者有效對其進行中和，且在足以減少或消除特殊或一般的空氣傳播病毒和/或細菌群體的濃度下人體接觸安全的化合物。因此，如果能在這種空氣傳播的傳染性生物被吸入之前將其在空氣中除去、減少或中和，將是有利的。術語“中和”或“將......中和”在本文中可互換使用以指a)傳染原被物理結合或固定化；或者b)通過例如殺死傳染原、在生物上或化學上改變傳染原、或者將至少一部分傳染原用能使傳染原據(jù)以結合或侵入人細胞或細胞膜的一個或多個部位失活的化合物包覆，來使傳染原失活或無傳染性。
要從空氣中除去這種傳染性生物比原先想象的困難得多。居室、醫(yī)院、商店、飛機等用的送排風設備被設計來送排一定量的空氣，以便有效率地運行，保持空氣被過濾和將室內(nèi)環(huán)境維持至預定的溫度、濕度或質(zhì)量。通常，送排風設備包括與適當大小的電動機連接的鼠籠式鼓風機。室內(nèi)空氣在特定位置如冷空氣回流管被過濾和收集，并被抽入鼓風機中。鼓風機迫使空氣通過加熱或冷卻交換器，以提高或降低空氣的溫度。處理過的空氣然后通過導管或管道系統(tǒng)分配到建筑物各處。室內(nèi)較涼的空氣再次被收集而重復該過程。新鮮空氣隨人們、寵物等進出建筑物，通過孔口如門窗周圍的縫隙和通過為這種空氣交換操作專門設計的設備而被引入。
另一方面，空氣過濾器被設計來除去顆粒大小約5至約100微米的空氣傳播灰塵和皮屑。更好的空氣過濾器被設計成不但能除去灰塵和皮屑，而且能除去花粉之類的污染物，還能有限程度地除去霉菌孢子和真菌?？諝膺^濾介質(zhì)通常依賴于通過與過濾介質(zhì)接觸而進行的顆粒物捕捉。這可通過將顆粒直接攔截在過濾介質(zhì)上或通過將顆粒吸引到過濾介質(zhì)來發(fā)生。
病毒和細菌大小通常約0.001微米至約5微米。如果空氣過濾介質(zhì)上的孔小得足以除去傳染性生物(即屬微孔)，那么過濾器面積須非常的大，才能供給鼓風機足夠的空氣流進行加熱或冷卻。另一個缺點是，更高的捕捉效率通常是以過濾介質(zhì)流阻造成的高壓降為代價來實現(xiàn)的。微孔過濾介質(zhì)會輕易就被堵塞，因為灰塵、皮屑、霉菌和花粉的顆粒會直接堵住過濾介質(zhì)微孔。這會縮短過濾器的有用壽命，增加能量費用，因為鼓風機的發(fā)動機須運行更長時間才能送排預定量的空氣。
因此，需要這樣的空氣過濾設備，它能減少空氣流中的微生物數(shù)量，又不1)極大地縮短過濾器的有用壽命；2)增加因送排空氣產(chǎn)生的能量費用；或者3)極大地限制通過過濾介質(zhì)的空氣流。
發(fā)明概述簡單的說，本發(fā)明涉及具有殺生物過濾介質(zhì)層的過濾設備。在一個實施方案中，過濾介質(zhì)層包含至少一種殺生物的預防性化合物。在另一個實施方案中，預防性化合物與過濾介質(zhì)接近或混雜在一起，從而一部分通過過濾設備的空氣接觸到預防性化合物。
在本發(fā)明的一個實施方案中，空氣過濾設備還包括框架構件，以加強過濾介質(zhì)層或使其定型。
本發(fā)明的一個目標是提供空氣過濾設備，其包括可用以有效抑制傳染原的生長或者有效中和傳染原的預防性化合物。
本發(fā)明的另一個目標是提供空氣過濾設備，其包括可用以有效抑制病毒或細菌傳染原的生長或者有效中和病毒或細菌傳染原的預防性化合物。
本領域技術人員閱悉以下說明和附圖后，本發(fā)明這些和其它的目標和優(yōu)點將會更加顯而易見，附圖的幾個視圖中的同樣部件和對象具有同樣的旁注數(shù)字。應理解，本發(fā)明概念不能被認為局限于本文公開的結構，而應認為由所附權利要求
書的范圍來限定。
附圖簡述圖1是本發(fā)明的過濾設備的放大橫斷面視圖。
圖2是本發(fā)明的一個實施方案的放大透視圖，說明了結合到空氣過濾介質(zhì)中的預防性化合物。
圖3是本發(fā)明的另一個實施方案的放大透視圖，其中預防性化合物封裝在空氣過濾介質(zhì)上的藥物可接受材料中。
本發(fā)明的最佳實施方式現(xiàn)參考附圖，圖1顯示的是打褶過濾單元10，其具有裝納在保持裝置14當中的多孔過濾介質(zhì)12。在本發(fā)明的一個方面，過濾介質(zhì)12基本為平面。適宜地，過濾介質(zhì)12包括多個成角度排列的相鄰對置的板條16，其界定了多個隆起(peak)或褶(pleat)18，由此產(chǎn)生過濾介質(zhì)12中的脊(ridge)和谷(valley)。過濾介質(zhì)12的前面區(qū)或者說朝外區(qū)20朝向環(huán)境設置，而后面區(qū)或者說朝內(nèi)區(qū)22朝向最終用戶設置。流過過濾單元10的空氣從前面區(qū)20進入，通過過濾介質(zhì)12，從后面區(qū)22離開。
多孔過濾介質(zhì)12可為過濾領域技術人員公知的任何過濾介質(zhì)，如纖維材料、開孔泡沫塑料或多孔膜、稀松織物、非織造纖維墊、打孔膜或者它們的組合?？諝膺^濾介質(zhì)12可由天然材料、合成材料或它們的組合構成。過濾介質(zhì)12可由多種有機聚合物材料(包括混合物和共混物)制成。合適的過濾介質(zhì)包括多種市售的材料，如聚丙烯、低密度聚乙烯、聚-1-丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯和它們的組合(包括共混物或共聚物)。優(yōu)選的材料包括不含支鏈烷基的聚烯烴及其共聚物。特別優(yōu)選的材料包括熱塑性纖維如聚乙烯、聚丙烯和它們的共聚物。其它的合適材料包括纖維素纖維、人造纖維、丙烯酸和改性丙烯酸纖維、聚酰胺纖維、聚酰亞胺纖維及不同聚合物的纖維共混物。
適宜地，過濾介質(zhì)12是一團無規(guī)取向的纖維材料，纖維直徑大小低于約500微米，優(yōu)選低于約100微米。在一個優(yōu)選的實施方案中，過濾介質(zhì)12是通過本領域技術人員公知的常規(guī)技術，如通過熔噴、紡粘、梳理、氣流成網(wǎng)和濕法成網(wǎng)形成絲網(wǎng)(web)的非織造材料。優(yōu)選的非織造絲網(wǎng)沒有通過水刺纏結、熱處理或熱力粘結之類的方法高度加固。過濾介質(zhì)12可具有多種基本重量，從約5克每平方米(g/m2)至約1000g/m2，更優(yōu)選從約20g/m2至約200g/m2。過濾介質(zhì)12的厚度可為約0.005英寸至約5英寸。優(yōu)選過濾介質(zhì)12的厚度為約0.1英寸至約3英寸，更優(yōu)選約0.25英寸至約1.5英寸。
取決于預定的最終產(chǎn)品用途和特定應用的過濾要求，過濾介質(zhì)12可具有多種構造。例如，過濾介質(zhì)可具有分散通道、敞開通道、“V”形通道、堆積式構造，且可粘結或未粘結。如圖所示，過濾介質(zhì)12具有由多個流體通道界定的整齊流體路徑。流體通道則由一系列對置的側壁16界定，其又界定了過濾介質(zhì)12的隆起或褶18。隆起18可由平板(planar floor)隔開，或由形成次通道的次隆起隔開。各隆起的集合體共同形成打褶纖維墊。雖然可以使用任何的打褶纖維過濾介質(zhì)，但優(yōu)選的過濾介質(zhì)是帶靜電的絲網(wǎng)，從而使絲網(wǎng)轉變成駐極體。駐極體通常是一塊介電材料，其顯示的電荷能長時間持續(xù)。駐極體可充電材料包括非極性聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)和聚丙烯。通常，駐極體上的凈電荷為零或接近零，它的場是由電荷分離所致而不是由凈電荷引起。通過適當選擇材料和處理方法，可配設出能產(chǎn)生外靜電場的駐極體。有幾種方法通常用來給介電材料充電，任何這些方法都可以用來給用于本發(fā)明的過濾介質(zhì)層充電，所述方法包括電暈放電、在帶電場存在下將材料加熱和冷卻、接觸起電、用帶電粒子噴射絲網(wǎng)以及用水射流或水滴流濕潤或撞擊表面。另一類現(xiàn)成可用的處理方法是以材料附加物(material addition)或材料涂層(material coating)的形式使用氟化物添加劑，這種添加劑不僅提高過濾器層排斥油和水的能力，還增強過濾油性氣溶膠的能力。這種添加劑的實例見于2002年6月4日授予Jones等的美國專利第6,398,847號。
過濾介質(zhì)12可以是具有相對的硬挺性和自承性的絲網(wǎng)，或者是具有相對的柔軟性和非自承性的絲網(wǎng)。所謂“自承性”，是指介質(zhì)在存在或不存在支承結構情況下當遭遇空氣流時，通常能保持其形狀。因此，介質(zhì)是否具有自承性決定于介質(zhì)本身的物理性能、介質(zhì)的幾何形狀或結構以及在具體的最終應用中介質(zhì)所遭遇的條件。通常，硬挺的自承性介質(zhì)其Gurley硬挺度對寬度2英寸、長度1.5英寸的樣品大小優(yōu)選大于50毫克，柔軟的非自承性介質(zhì)其Gurley硬挺度對寬度2英寸、長度1.5英寸的樣品大小優(yōu)選小于30毫克。對于硬挺度值在這些數(shù)值之間的介質(zhì)，其是否具有自承性決定于其結構和最終應用。適宜地，過濾設備10的加強機構14包括支承構件23，例如圍繞和界定過濾介質(zhì)12的周緣24的框架。取決于所采用的過濾介質(zhì)12的類型，可能加強機構14還需要或最好包括篩網(wǎng)類型的背襯金屬絲或格柵25，以幫助將過濾介質(zhì)12保持在所述框架中。
過濾設備包含殺生物的預防性化合物26，該化合物結合到空氣過濾設備10中的方式使得一部分通過過濾設備的空氣接觸到預防性化合物26。參考圖2，在一個實施方案中，過濾介質(zhì)12包含纖維狀和/或顆粒狀的預防性化合物26?；蛘撸赏ㄟ^將預防性化合物26結合到過濾介質(zhì)12的外表面28上，將過濾介質(zhì)12用作預防性化合物26的基材。由圖1可見，本領域技術人員會理解，也可將預防性化合物作為單獨層結合到過濾設備中，且相對于空氣流動方向，可設置在過濾介質(zhì)12的前面或后面。用作預防性化合物的單獨基材的材料可以是適合于最終產(chǎn)品的預定用途的任何材料，例如織造或非織造絲網(wǎng)、打孔膜、泡沫塑料或多孔膜。
可作為單獨層26(見圖1)或作為過濾介質(zhì)12的一部分(見圖2)結合到過濾器10中的預防性化合物，可以是這樣的任何藥物或其它殺微生物化合物1)可用于臨床可確認感染的一般或特殊治療；和/或2)現(xiàn)在或以后確認能有效抑制傳染原的生長或者有效對其進行中和，且在足以減少或消除特殊或一般的空氣傳播病毒和/或細菌群體的濃度下人體接觸安全。這種化合物可以是天然的、合成衍生的或其組合。這種材料的非限制性實例包括水溶性輔酶；油溶性輔酶；氨基酸型表面活性劑；衍生自洋蔥(Alium cepa)的植物提取物；抗生素、殺生物金屬和含金屬化合物、有機硅季銨鹽；硫酸化多糖；具有6-20個碳原子的脂族和芳族脂肪酸；纖維素或纖維素衍生物；以及它們的混合物。本文所用的“纖維素”或“纖維素衍生物”指其自由羥基官能團優(yōu)選部分或全部被選自式-OYR的部分取代的纖維素或纖維素衍生物，其中R選自a)具有飽和或不飽和的直鏈或支鏈或者飽和或不飽和的環(huán)狀部分、含有1-50個碳原子的烴基，所述烴基可任選在其鏈中含有一個或多個芳族基團和/或一個或多個選自O、N、P、S或Si的雜原子；或者b)具有6-14個碳原子的環(huán)狀芳族化合物，所述環(huán)狀芳族化合物可任選被-(C＝O)OR2、-SO2R2、-CO-N(R2)2、-OR2、-N(R2)2、-SR2取代，其中R2選自氫或者具有1-50個碳原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀烴基；Y是單鍵或二價連接基團。本文所用的術語“二價連接基團”指在氧原子和R基團之間形成橋鍵的有機間隔基團，優(yōu)選選自-(C＝O)、-(C＝O)O-、-SO2-、-CO-NH-或-CO-NR′-，其中R′是具有1-4個碳原子的烷基基團。適宜地，纖維素或纖維素衍生物選自纖維素的乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、異丁酸酯、乙酰丁酸酯、乙酰丙酸酯以及它們的混合物。更優(yōu)選纖維素衍生物選自乙酸纖維素、乙酸鄰苯二甲酸纖維素(CAP)、鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素(HPMCP)和它們的混合物。
參考圖3，預防性化合物26可單獨或與藥物可接受載體或稀釋劑30組合，結合到空氣過濾設備10上。在預防性化合物26選自乙酸纖維素、乙酸鄰苯二甲酸纖維素、鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素或它們的混合物的情況下，CA、CAP和/或HPMCP可制備成微粉化顆粒的懸浮液，且還可含有水混溶性非溶劑如甘油。適宜地，微粉化CA、CAP或HPMCP在與基材接觸之前，可將這些預防性化合物分散于合適的溶劑或含水介質(zhì)中制備成漿液。將基材與微粉化CA、CAP或HPMCP放置接觸，使得至少一部分微粉化CA、CAP或HPMCP粘附在一部分多孔基材上。CA、CAP或HPMCP可用本領域技術人員公知的方法進行微粉化，CAP通常獲自FMC Corporation，商標為AQUATERIC。適宜地，微粉化CA、CAP或HPMCP的平均顆粒直徑小于約35微米，優(yōu)選小于約20微米，更優(yōu)選小于約10微米，最優(yōu)選小于約5微米。
或者，可將CA、CAP或HPMCP形成厚度約0.001微米至約1000微米，優(yōu)選約0.0025微米至約100微米的纖維32，然后可將纖維32結合到纖維過濾介質(zhì)1 2絲網(wǎng)中或者形成如上所述的單獨層。CA、CAP或HPMCP絲網(wǎng)的基本重量為約20g/m2至約200g/m2，優(yōu)選約5g/m2至約50g/m2，更優(yōu)選約5g/m2至約15g/m2。
另外，可使用增塑劑來提高CAP的抗水性。合適的增塑劑包括乙?；瘑胃视王?、丁基鄰苯二甲?；蚀妓岫□ァ⒕剖岫□?、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、乙基鄰苯二甲酰基甘醇酸乙酯、甘油、丙二醇、三醋精、檸檬酸三醋精(triacetin citrate)、三丙酸甘油酯和它們的混合物。
本領域技術人員會認識到，結合到過濾設備中的預防性化合物的量決定于所需的過濾設備效能。應當理解，預防性化合物的殺生物作用沒有必要達到單次通過即100％有效，因為在過濾器的壽命時間內(nèi)室內(nèi)空氣要循環(huán)通過過濾設備多次。適宜地，以過濾介質(zhì)12和預防性化合物26的總重量計，所結合的預防性化合物量為約0.001至約100重量％。優(yōu)選以過濾介質(zhì)12和預防性化合物26的總重量計，所結合的預防性化合物26的量為約0.01重量％至約20重量％，更優(yōu)選約0.1重量％至約10重量％。
乙酸鄰苯二甲酸纖維素和鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素兩者都廣泛使用于口腔藥物應用中，通常被認為無毒和無不良反應。乙酸鄰苯二甲酸纖維素通常通過使纖維素的偏酯與鄰苯二甲酸酐在有機酸如乙酸存在下反應來制備。鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素通常通過用鄰苯二甲酸酐將羥丙基甲基纖維素酯化來制備。CAP可獲自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee，HPMCP可獲自印度Shasun。
本領域技術人員會認識到，本發(fā)明的過濾設備可包括其它材料，如可洗滌的多孔預過濾層，其孔徑大小適合平均直徑基本上都大于過濾介質(zhì)12的空氣傳播顆粒，使得過濾介質(zhì)的壽命得到極大的提高。任選過濾設備還可包括一層活性炭，以便在空氣接觸到預防性化合物前先從空氣中把化學蒸氣或惡臭蒸氣吸收掉。
在用途方面，本發(fā)明的空氣過濾設備10可用于例如個人過濾面罩；家用和/或商用爐過濾器；醫(yī)院、療養(yǎng)院中送排風設備的過濾器；呼吸氣體增壓機進氣過濾器，還可用于密閉場所應用，如飛機呼吸空氣過濾器和潛艇空氣過濾器，僅舉幾例。
本發(fā)明的另一個實施方案是減少流體流(fluid stream)中的細菌量的方法。該方法包括提供具有包含至少一種上述預防性化合物的過濾介質(zhì)的過濾設備，和使流體流通過過濾設備以使至少一部分流體流接觸到防性化合物。在一個優(yōu)選的實施方案中，至少一部分流體流再循環(huán)通過過濾設備。適宜地，再循環(huán)流體流中存在的細菌量低于過濾設備沒有預防性化合物時再循環(huán)流體流中會存在的細菌量。
本發(fā)明通過下文給出的具體實施例作更為詳細的說明。應理解，這些實施例屬說明性實施方案，并不意在限制本發(fā)明，而應在所附權利要求
書的范圍和內(nèi)容內(nèi)作寬泛的解釋。實施例中所有的份和百分比均以重量計，除非另有規(guī)定。
在下文的實施例中，指定的試驗材料在用試驗微生物接種后進行抗微生物效率的評測，然后評估確定試驗微生物在指定的暴露時間后的減少百分率。本發(fā)明的抗微生物效率用美國紡織化學家和染色家協(xié)會(American Association of Textile Chemists和Colorists，AATCC)的技術手冊(2003年第78卷)所指定的試驗方法100-2004(本文有修改)進行評估。
實施例1-22的過濾材料說明如下。乙酸纖維素和乙酸鄰苯二甲酸纖維素的制備方法和程序?qū)Ρ绢I域技術人員是公知的。除實施例11和22外，對于所有的實施例，紡絲時纖維原液中的含水量是1重量％。對于實施例11和22，紡絲時纖維原液中的含水量是3重量％。但是，從下文給出的數(shù)據(jù)可見，這似乎并不影響過濾器的殺生物功效。
乙酸鄰苯二甲酸纖維素(CAP)纖維從乙酸鄰苯二甲酸纖維素NF粉末(可獲自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee)生產(chǎn)得到。將干粉末溶于丙酮或丙酮/水中，然后紡成纖維，纖維的纖度在美國專利第3,077,633號描述的儀器上測出為4.3、5.1和6.1旦尼爾。本文所用的術語“旦尼爾”是重量測量單位，等于每9000米長度重1克。
手工用砧板將纖維切成1/8至1/4的長度大小，用非切割刀片在Warner Blender中搗騰纖維，將其分開成單獨的纖維。
在將纖維制作成過濾器時，把2.4克指定的纖維稱至容器中，用去礦化水稀釋。然后按TAPPI方法T 205 om-88(1988)的描述，從7.2節(jié)程序“制片(sheetmaking)”開始，制造過濾器，其全部公開內(nèi)容通過引用結合到本文中。然后按7.6節(jié)的描述將過濾器在200℃下干燥。所得的過濾器直徑約6英寸(15.2cm)，厚度約0.45-0.50mm。還將過濾器洗滌，使其不含任何來自紡絲過程的殘余丙酮。
指定的微粉化粉末通過將物料低溫碾磨至平均直徑在22微米以下來生產(chǎn)。含有微粉化粉末的過濾器通過將粉末加入到水潤濕的過濾器中然后進行干燥來制作。將0.45克至約0.50克的微粉化粉末加入到每個要含微粉化粉末的過濾器中。用可獲自Emerson Apparatus ofPortland，Maine的Emerson快速干燥器(135型)在180℃至200℃的溫度下將過濾器熱壓30分鐘，使微粉化粉末熱熔合到纖維上。
實施例1、6、12和17由纖度為4.3旦尼爾、長度約為八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸鄰苯二甲酸纖維素(CAP)纖維組成。該纖維可獲自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
實施例2和13由纖度為4.3旦尼爾、長度約為八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸纖維素(CA)纖維組成。該纖維可獲自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
實施例3、9、14和20由纖度為5.1旦尼爾、長度約為八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的CAP纖維組成。與CAP纖維混雜的是二分之一克平均直徑低于22微米的CAP粉末。CAP粉末和纖維可獲自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
實施例4和15由纖度為5.1旦尼爾、長度約為八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸纖維素纖維組成。與乙酸纖維素纖維混雜的是二分之一克平均直徑低于22微米的CAP粉末。CAP粉末和纖維可獲自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
實施例5和16由纖度為5.1旦尼爾、長度約為八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸纖維素纖維組成。與乙酸纖維素纖維混雜的是二分之一克平均直徑低于22微米的CA粉末。CA粉末和纖維可獲自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
實施例7和18由纖度為5.1旦尼爾、長度約為八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸鄰苯二甲酸纖維素纖維組成。該纖維可獲自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
實施例8和19由纖度為5.1旦尼爾、長度約為八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸纖維素纖維組成。該纖維可獲自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
實施例10和21由纖度為5.1旦尼爾、長度約為八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的CAP纖維組成。與CAP纖維混雜的是二分之一克平均直徑低于22微米的CA粉末。CA粉末和纖維可獲自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
實施例11和22由纖度為5.1旦尼爾、長度約為八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸鄰苯二甲酸纖維素纖維組成。該纖維可獲自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
實施例1-11下文表I中指明的材料取3英寸(7.6cm)樣品暴露于金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus，ATCC #6538)的攻擊氣溶膠進行試驗，所述攻擊氣溶膠在兩分鐘時間內(nèi)反復遞送給各試驗材料。這一技術從NLI標準BFE試驗修改而來，以提供大于1×106菌落形成單位(CFU)/試驗材料的攻擊水平。流過試驗材料的流速維持在30L/分鐘(1.1立方英尺/分鐘(CFM))。面速度(由流速除以表面積得出)維持在22英尺/分鐘(6.7米/分鐘)，除非另有說明。
在制備金黃色葡萄球菌的攻擊氣溶膠時，將100ml的大豆酪蛋白用該細菌接種，然后在37℃(±2℃)下輕微振搖溫育24小時(±4小時)。將一定量的接了種的大豆酪蛋白用蛋白胨水稀釋，以獲得大于1×106CFU的攻擊氣溶膠濃度。如下進行攻擊程序。將管子與噴霧器連接，再穿過蠕動泵接入裝盛攻擊氣溶膠的容器。然后清洗通向噴霧器的管路。將蠕動泵校準，使其在兩分鐘試驗時間內(nèi)遞送固定的攻擊氣溶膠體積。然后通過運行2-3個空白樣品或未用過的對照樣品，讓這個試驗系統(tǒng)保持平衡。將蛋白胨水等分試樣(30mL)加入全玻璃液體沖擊采樣器(AGI)中，以進行攻擊滴度測定。在標準的試驗條件下進行攻擊滴度測定，以確定遞送到試驗材料的攻擊氣溶膠滴的濃度。攻擊氣溶膠的流速維持在30L/min。用噴霧器通過蠕動泵操作，將30ml接種物等分試樣遞送到試驗容器，持續(xù)1分鐘，然后停機。再真空和加壓運行1分鐘，以除去噴霧器和玻璃氣溶膠室中的過量氣溶膠顆粒，然后停機。用標準的平板計數(shù)方法測定對照樣品的滴度，用六級Andersen采樣器測定氣溶膠的平均顆粒大小。接種每一個試驗樣品時，將試驗樣品放入樣品槽中，重復上述攻擊程序，但不使用AGI。AGI測定流體的滴度用標準的噬菌斑測定方法來確定。
在兩分鐘攻擊之后，立即將試驗樣品從儀器上撤去，放入維持在37℃(±2℃)溫度下的密閉容器中，保持指定的時程。在每個采樣時間，將接了種的樣品放入裝有大約100mL Letheen肉湯或其它所需要的中和劑的燒瓶中，然后手工振搖燒瓶約1分鐘。按需將中和劑進行系列稀釋，并用無菌彎玻璃棒均勻涂布在胰酶解豆酪蛋白瓊脂(SCDA)平板上。然后將平板在37℃(±2℃)下溫育48-72小時，或者直到可進行菌落計數(shù)。
每種類型的未接種處理樣品取100mL等分試樣進行中和對照試驗。將大約100-10,000CFU/mL的金黃色葡萄球菌加到提取液(extractfluid)中。然后將各等分試樣涂布到SCDA上。稀釋的金黃色葡萄球菌的滴度通過將相同體積的接種物加入到瓶中的100mL Letheen肉湯或其它中和劑中來確定。然后將平板等分試樣在37℃(±2℃)下溫育48-72小時，或者直到可進行菌落計數(shù)。
生物計數(shù)在下文中表示為CFU/試驗樣品。然后確定減少百分率。
還維持用于試驗生物的陽性對照和陰性對照。陽性對照為一瓶用攻擊生物穿刺的100mL中和劑。陰性對照由一瓶無菌100mL中和劑組成。
試驗結果在下表I中給出。對于樣品1-4，在時間0時的平均對照滴度為1.4×106CFU，而對于樣品5-11，在時間0時的平均對照滴度為3.3×106CFU。表示為近似值(～)的計數(shù)取自25-250CFU范圍之外的數(shù)據(jù)結果。表示為(＜)或(＞)的計數(shù)是由計算中包括至少一例1CFU以下的回收結果所致。負(-)減少百分率表明終末滴度大于起始滴度。
表I
實施例12-22在實施例12-22中，仿效上文對實施例1-11提出的一般程序，不過有以下例外。攻擊生物是整合到大腸桿菌(E.coli C，ATCC#13706)中的噬菌體phi-X174(ATCC#13706-B1)，大腸桿菌作為病毒的宿主。
為制備phi-X174噬菌體，將大約100mL的營養(yǎng)肉湯用E.coli C接種，然后在37℃(±2℃)和約200-250rpm攪拌下溫育約6-18小時。制備E.coli C培養(yǎng)物的1∶100稀釋液，在37℃(±2℃)和約200-250rpm攪拌下溫育，以生長出密度為2-4×108CFU/mL的培養(yǎng)物。這一密度對應于在分光光度計上640納米處光密度為0.3-0.5。
然后將E.coli C細菌培養(yǎng)物用5-10mL的噬菌體phi-X174接種，噬菌體對細菌的接種比例大概在0.1-2.0之間。將所得混合物在37℃(±2℃)和約100-250rpm攪拌下溫育約1-5小時。接著將混合物在10,000xG下離心約20-40分鐘。然后將上清液濾過無菌0.2m濾器，除去宿主細胞碎片，回收噬菌體原種。然后使試驗培養(yǎng)物在營養(yǎng)肉湯中37℃(±20C)下生長18-24小時。
按照上述實施例1-11的攻擊程序，使各個樣品遭受2分鐘攻擊。在兩分鐘攻擊之后，立即將試驗樣品從儀器上撤去，放入維持在20-25℃溫度下的密閉容器中，保持指定的時程。在每個采樣時間，將接了種的樣品放入裝有大約100mL Letheen肉湯或其它所需要的中和劑的燒瓶中。然后手工振搖燒瓶約1分鐘。
如下進行噬菌斑測定程序。給各無菌試管分配二又二分之一毫升熔化的上層瓊脂，并在45℃(±2℃)水浴中保持。將適當稀釋液的0.5mL等分試樣加入到上層瓊脂試管中。向每只試管中加入一至兩滴E.coli C細菌培養(yǎng)物。將試管內(nèi)容物混合好后，倒在底層瓊脂平板的表面上。讓瓊脂固化，然后在37℃(±2℃)下溫育6-18小時；溫育時間以噬菌斑足夠大但又不合并為準。
每種類型的未接種處理樣品取100mL等分試樣進行中和對照試驗。將大約100-10,000CFU/mL的E.coli C細菌培養(yǎng)物加到提取液中。稀釋的E.coli C細菌培養(yǎng)物的滴度通過將相同體積的接種物加入到瓶中的100mL Letheen肉湯或其它中和劑中來確認。
生物計數(shù)在下文中表示為PFU/試驗樣品。然后確定減少百分率。試驗結果在下表II中給出。對于樣品12-15，在時間0時的平均對照滴度為8.4×105PFU，而對于樣品16-22，在時間0時的平均對照滴度為1.1×106PFU，除非另外指明。以近似值(～)表示的計數(shù)取自25-250PFU范圍之外的數(shù)據(jù)結果。負(-)減少百分率表明終末滴度大于起始滴度。
表II
現(xiàn)已詳細地描述了本發(fā)明，本領域技術人員會認識到，可在不偏離本文公開和描述的本發(fā)明范圍和精神情況下，對本發(fā)明的各個方面作出修改。因此不意在將本發(fā)明的范圍局限于已作說明和描述的具體實施方案，而是意在本發(fā)明的范圍應由所附權利要求
及其等價物來確定。此外，對于所有在本文中引用的專利、專利申請、出版物和參考文獻，其與本發(fā)明的實施相關的任何公開內(nèi)容通過引用整體結合到本文中。
權利要求
1.一種空氣過濾設備，所述空氣過濾設備包括a.一層過濾介質(zhì)；b.接近所述過濾介質(zhì)的至少一種預防性化合物。
2.權利要求
1的空氣過濾設備，其中所述過濾介質(zhì)選自纖維材料、開孔泡沫塑料或多孔膜。
3.權利要求
1的空氣過濾設備，所述空氣過濾設備選自個人過濾面罩、爐過濾器、送排風設備的過濾器和呼吸氣體增壓機進氣過濾器。
4.權利要求
1的空氣過濾設備，其中所述過濾介質(zhì)是基本重量為約5g/m2至約1000g/m2的非織造材料。
5.權利要求
1的空氣過濾設備，其中所述過濾介質(zhì)是基本重量為約20g/m2至約200g/m2的非織造材料。
6.權利要求
1的空氣過濾設備，其中所述過濾介質(zhì)是非織造材料帶靜電的絲網(wǎng)。
7.權利要求
1的空氣過濾設備，其中所述預防性化合物選自水溶性輔酶；油溶性輔酶；氨基酸型表面活性劑；衍生自洋蔥(Alium cepa)的植物提取物；抗生素、殺生物金屬和含金屬化合物、有機硅季銨鹽；硫酸化多糖；具有6-20個碳原子的脂族和芳族脂肪酸；纖維素和纖維素衍生物。
8.權利要求
7的空氣過濾設備，其中所述纖維素衍生物選自其自由羥基官能團至少部分被選自式-OYR的部分取代的纖維素，其中R選自a)具有飽和或不飽和的直鏈或支鏈或者飽和或不飽和的環(huán)狀部分、含有1-50個碳原子的烴基；或者b)具有6-14個碳原子的環(huán)狀芳族化合物，所述環(huán)狀芳族化合物可被-(C＝O)OR2、-SO2R2、-CO-N(R2)2、-OR2、-N(R2)2、-SR2取代，其中R2選自氫或者具有1-50個碳原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀烴基；Y是單鍵或二價連接基團，其中所述二價連接基團選自-(C＝O)、-(C＝O)O-、-SO2-、-CO-NH-或-CO-NR′-，其中R′是具有1-4個碳原子的烷基基團。
9.權利要求
8的空氣過濾設備，其中R進一步包含一個或多個芳族基團和/或一個或多個選自O、N、P或S的雜原子。
10.權利要求
7的空氣過濾設備，其中所述纖維素衍生物選自纖維素乙酸酯、纖維素丙酸酯、纖維素丁酸酯、纖維素異丁酸酯、纖維素乙酰丁酸酯和纖維素乙酰丙酸酯。
11.權利要求
7的空氣過濾設備，其中所述纖維素衍生物選自乙酸纖維素、乙酸鄰苯二甲酸纖維素、鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素和它們的混合物。
12.權利要求
7的空氣過濾設備，其中以過濾介質(zhì)和預防性化合物的總重量計，結合到過濾設備中的預防性化合物量為約0.001至約100重量％。
13.權利要求
7的空氣過濾設備，其中以過濾介質(zhì)和預防性化合物的總重量計，結合到過濾設備中的預防性化合物量為約0.01至約20重量％。
14.權利要求
7的空氣過濾設備，其中以過濾介質(zhì)和預防性化合物的總重量計，結合到過濾設備中的預防性化合物量為約0.1至約10重量％。
15.權利要求
1的空氣過濾設備，其中所述預防性化合物是相對于空氣流動方向安置在所述過濾介質(zhì)之前的單獨層。
16.權利要求
1的空氣過濾設備，其中所述預防性化合物是相對于空氣流動方向安置在所述過濾介質(zhì)之后的單獨層。
17.權利要求
1的空氣過濾設備，其中所述預防性化合物沉積到所述過濾介質(zhì)的外表面。
18.權利要求
10的空氣過濾設備，其中所述乙酸鄰苯二甲酸纖維素和鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素經(jīng)微粉化。
19.權利要求
1的空氣過濾設備，所述空氣過濾設備進一步包括附加到所述過濾介質(zhì)上的加強裝置。
20.權利要求
16的空氣過濾設備，其中在將所述預防性化合物沉積到所述過濾介質(zhì)的所述外表面之前，先將所述預防性化合物分散于合適的溶劑或含水介質(zhì)中。
21.一種空氣過濾設備，所述空氣過濾設備包括a.一層過濾介質(zhì)；b.接近所述過濾介質(zhì)的至少一種選自以下的預防性化合物水溶性輔酶；油溶性輔酶；氨基酸型表面活性劑；衍生自洋蔥(Alium cepa)的植物提取物；抗生素、殺生物金屬和含金屬化合物、有機硅季銨鹽；硫酸化多糖；具有6-20個碳原子的脂族和芳族脂肪酸；乙酸纖維素；乙酸鄰苯二甲酸纖維素；鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素和它們的混合物。
22.權利要求
21的空氣過濾設備，其中所述過濾介質(zhì)是基本重量為約20g/m2至約200g/m2的非織造材料。
23.權利要求
21的空氣過濾設備，其中所述過濾介質(zhì)是非織造材料帶靜電的絲網(wǎng)。
24.權利要求
21的空氣過濾設備，其中以過濾介質(zhì)和預防性化合物的總重量計，結合到過濾設備中的預防性化合物量為約0.001至約100重量％。
25.權利要求
21的空氣過濾設備，其中以過濾介質(zhì)和預防性化合物的總重量計，結合到過濾設備中的預防性化合物量為約0.1至約10重量％。
26.權利要求
21的空氣過濾設備，其中所述預防性化合物是相對于空氣流動方向安置在所述過濾介質(zhì)之前的單獨層。
27.權利要求
21的空氣過濾設備，其中所述預防性化合物沉積到所述過濾介質(zhì)的外表面。
28.權利要求
21的空氣過濾設備，其中所述乙酸鄰苯二甲酸纖維素和鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素經(jīng)微粉化。
29.一種空氣過濾設備，所述空氣過濾設備包括a.一層過濾介質(zhì)；b.接近所述過濾介質(zhì)的至少一種選自以下的預防性化合物乙酸纖維素；乙酸鄰苯二甲酸纖維素；鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素和它們的混合物。
30.權利要求
29的空氣過濾設備，其中所述過濾介質(zhì)是基本重量為約20g/m2至約200g/m2的非織造材料。
31.權利要求
29的空氣過濾設備，其中所述過濾介質(zhì)是非織造材料帶靜電的絲網(wǎng)。
32.權利要求
29的空氣過濾設備，其中以過濾介質(zhì)和預防性化合物的總重量計，結合到過濾設備中的預防性化合物量為約0.001至約100重量％。
33.權利要求
29的空氣過濾設備，其中以過濾介質(zhì)和預防性化合物的總重量計，結合到過濾設備中的預防性化合物量為約0.1至約10重量％。
34.權利要求
29的空氣過濾設備，其中所述預防性化合物是單獨層。
35.權利要求
34的空氣過濾設備，其中所述單獨層的基本重量為約5g/m2至約50g/m2的，且相對于空氣流動方向安置在所述過濾介質(zhì)之后。
36.權利要求
31的空氣過濾設備，其中所述預防性化合物沉積到所述過濾介質(zhì)的外表面。
37.權利要求
34的空氣過濾設備，其中所述預防性化合物是乙酸鄰苯二甲酸纖維素，且包含選自以下的增塑劑乙?；瘑胃视王ァ⒍』彵蕉柞；蚀妓岫□?、酒石酸二丁酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、乙基鄰苯二甲?；蚀妓嵋阴?、甘油、丙二醇、三醋精、檸檬酸三醋精、三丙酸甘油酯和它們的混合物。
38.一種空氣過濾設備，所述空氣過濾設備包括預防性化合物。
39.權利要求
38的空氣過濾設備，其中所述預防性化合物是纖維。
40.權利要求
39的空氣過濾設備，其中所述預防性纖維占所述過濾介質(zhì)的0.001-100％。
41.權利要求
38的空氣過濾設備，其中所述預防性化合物是顆粒物。
42.權利要求
39的空氣過濾設備，其中所述預防性纖維包括選自以下的纖維乙酸纖維素、乙酸鄰苯二甲酸纖維素、鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素和它們的混合物。
43.一種減少流體流中的細菌量的方法，所述方法包括a.提供包括預防性化合物的過濾設備；b.使流體流通過所述過濾設備。
43.權利要求
43的方法，所述方法進一步包括使至少一部分流體流再循環(huán)通過過濾設備。
專利摘要
一種可用作個人過濾面罩、居室空氣過濾器、送排風設備的過濾器和呼吸氣體增壓機進氣過濾器的過濾設備。其過濾介質(zhì)包括0.001－100％的至少一種預防性化合物。還描述了使用本發(fā)明的過濾設備來減少流體流中的細菌量的方法。
文檔編號A61L2/26GK1993148SQ20058002569
公開日2007年7月4日 申請日期2005年7月29日
發(fā)明者B·L·伯納德 申請人:伊斯曼化學公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan