专利名称：抗微生物的空气过滤器的制作方法
发明
背景技术：
领域本发明涉及可用以减少空气流中的微生物数量的过滤器。更具体的说，本发明涉及加入至少一种可用于减少微生物数量的预防性化合物的空气过滤器。
背景技术：
人在一生中要将大量的空气吸入肺中。随空气而来的是形形色色的空气传播污染物，如花粉、灰尘、皮屑、烟雾、细菌和病毒。肺、支气管和鼻道具有很大程度的保护措施，来过滤或处理随空气吸入肺部的无危险空气传播物。但是，传染性生物如病毒和细菌通常能穿透黏膜进入人体内。随后，细菌和病毒可能会引起疾病或毒性作用，需要进行专门的药物治疗和/或住院治疗。
导致可呼吸空气质量低下的另一个问题在于建筑物如居室和办公室的建筑式样。由于加热和通风的费用日益攀升，已在采取的措施是使建筑物具有更高的能量效率。这导致室内空气与新鲜的室外空气交换量减少。这会降低室内空气质量，增加空气传播污染物的浓度，增加建筑物内包含的空气传播传染性病毒和细菌群体。污染物的这种增加可能会导致产生现已为人所知的不良建筑物综合征。
病毒和细菌对个体特别是免疫削弱的个体，如早产儿、严重烧伤的人、有细胞介导免疫的人、接受免疫抑制治疗的病人、患有获得性免疫缺陷综合征(AIDS)的病人等个体的感染问题，一直是为人所关注。通常知道，个体可以通过自己负责采取简单的防护措施来减少病毒和细菌感染的风险，所述防护措施如在接触被感染表面后、在处理食物或碰触任何开放伤口之前要洗手。但是，在所述传染性生物为空气传播的情况下，这种防护措施成效有限。通常，人是通过呼吸与传染性生物接触的，该生物会侵入鼻道或支气管道的黏膜。
目前，对患者因生物或其生物毒素导致的疾病的治疗手段只局限于暴露后预防措施，在这种措施下，病人摄入、吸入、注射或局部施用设计来防止传染性生物传播的合适吸收性抗生素。但是，伴随这种暴露后措施的一个问题是，许多疾病目前并没有已知有效的治疗药物，或者该生物已产生对有效药物或抗生素的抗性。本文所用术语“预防”指针对传染性生物的治疗，以防止亚临床感染或传染性生物计数发展成为临床可确认的感染。术语“预防性化合物”指a)可用于临床可确认感染的一般或特殊治疗的药物或其它化合物；或者b)现在或以后确认能有效抑制传染原(infectious agent)或传染性生物的生长或者有效对其进行中和，且在足以减少或消除特殊或一般的空气传播病毒和/或细菌群体的浓度下人体接触安全的化合物。因此，如果能在这种空气传播的传染性生物被吸入之前将其在空气中除去、减少或中和，将是有利的。术语“中和”或“将......中和”在本文中可互换使用以指a)传染原被物理结合或固定化；或者b)通过例如杀死传染原、在生物上或化学上改变传染原、或者将至少一部分传染原用能使传染原据以结合或侵入人细胞或细胞膜的一个或多个部位失活的化合物包覆，来使传染原失活或无传染性。
要从空气中除去这种传染性生物比原先想象的困难得多。居室、医院、商店、飞机等用的送排风设备被设计来送排一定量的空气，以便有效率地运行，保持空气被过滤和将室内环境维持至预定的温度、湿度或质量。通常，送排风设备包括与适当大小的电动机连接的鼠笼式鼓风机。室内空气在特定位置如冷空气回流管被过滤和收集，并被抽入鼓风机中。鼓风机迫使空气通过加热或冷却交换器，以提高或降低空气的温度。处理过的空气然后通过导管或管道系统分配到建筑物各处。室内较凉的空气再次被收集而重复该过程。新鲜空气随人们、宠物等进出建筑物，通过孔口如门窗周围的缝隙和通过为这种空气交换操作专门设计的设备而被引入。
另一方面，空气过滤器被设计来除去颗粒大小约5至约100微米的空气传播灰尘和皮屑。更好的空气过滤器被设计成不但能除去灰尘和皮屑，而且能除去花粉之类的污染物，还能有限程度地除去霉菌孢子和真菌。空气过滤介质通常依赖于通过与过滤介质接触而进行的颗粒物捕捉。这可通过将颗粒直接拦截在过滤介质上或通过将颗粒吸引到过滤介质来发生。
病毒和细菌大小通常约0.001微米至约5微米。如果空气过滤介质上的孔小得足以除去传染性生物(即属微孔)，那么过滤器面积须非常的大，才能供给鼓风机足够的空气流进行加热或冷却。另一个缺点是，更高的捕捉效率通常是以过滤介质流阻造成的高压降为代价来实现的。微孔过滤介质会轻易就被堵塞，因为灰尘、皮屑、霉菌和花粉的颗粒会直接堵住过滤介质微孔。这会缩短过滤器的有用寿命，增加能量费用，因为鼓风机的发动机须运行更长时间才能送排预定量的空气。
因此，需要这样的空气过滤设备，它能减少空气流中的微生物数量，又不1)极大地缩短过滤器的有用寿命；2)增加因送排空气产生的能量费用；或者3)极大地限制通过过滤介质的空气流。
发明概述简单的说，本发明涉及具有杀生物过滤介质层的过滤设备。在一个实施方案中，过滤介质层包含至少一种杀生物的预防性化合物。在另一个实施方案中，预防性化合物与过滤介质接近或混杂在一起，从而一部分通过过滤设备的空气接触到预防性化合物。
在本发明的一个实施方案中，空气过滤设备还包括框架构件，以加强过滤介质层或使其定型。
本发明的一个目标是提供空气过滤设备，其包括可用以有效抑制传染原的生长或者有效中和传染原的预防性化合物。
本发明的另一个目标是提供空气过滤设备，其包括可用以有效抑制病毒或细菌传染原的生长或者有效中和病毒或细菌传染原的预防性化合物。
本领域技术人员阅悉以下说明和附图后，本发明这些和其它的目标和优点将会更加显而易见，附图的几个视图中的同样部件和对象具有同样的旁注数字。应理解，本发明概念不能被认为局限于本文公开的结构，而应认为由所附权利要求书的范围来限定。
附图简述
图1是本发明的过滤设备的放大横断面视图。
图2是本发明的一个实施方案的放大透视图，说明了结合到空气过滤介质中的预防性化合物。
图3是本发明的另一个实施方案的放大透视图，其中预防性化合物封装在空气过滤介质上的药物可接受材料中。
本发明的最佳实施方式现参考附图，图1显示的是打褶过滤单元10，其具有装纳在保持装置14当中的多孔过滤介质12。在本发明的一个方面，过滤介质12基本为平面。适宜地，过滤介质12包括多个成角度排列的相邻对置的板条16，其界定了多个隆起(peak)或褶(pleat)18，由此产生过滤介质12中的脊(ridge)和谷(valley)。过滤介质12的前面区或者说朝外区20朝向环境设置，而后面区或者说朝内区22朝向最终用户设置。流过过滤单元10的空气从前面区20进入，通过过滤介质12，从后面区22离开。
多孔过滤介质12可为过滤领域技术人员公知的任何过滤介质，如纤维材料、开孔泡沫塑料或多孔膜、稀松织物、非织造纤维垫、打孔膜或者它们的组合。空气过滤介质12可由天然材料、合成材料或它们的组合构成。过滤介质12可由多种有机聚合物材料(包括混合物和共混物)制成。合适的过滤介质包括多种市售的材料，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、聚酯和它们的组合(包括共混物或共聚物)。优选的材料包括不含支链烷基的聚烯烃及其共聚物。特别优选的材料包括热塑性纤维如聚乙烯、聚丙烯和它们的共聚物。其它的合适材料包括纤维素纤维、人造纤维、丙烯酸和改性丙烯酸纤维、聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维及不同聚合物的纤维共混物。
适宜地，过滤介质12是一团无规取向的纤维材料，纤维直径大小低于约500微米，优选低于约100微米。在一个优选的实施方案中，过滤介质12是通过本领域技术人员公知的常规技术，如通过熔喷、纺粘、梳理、气流成网和湿法成网形成丝网(web)的非织造材料。优选的非织造丝网没有通过水刺缠结、热处理或热力粘结之类的方法高度加固。过滤介质12可具有多种基本重量，从约5克每平方米(g/m2)至约1000g/m2，更优选从约20g/m2至约200g/m2。过滤介质12的厚度可为约0.005英寸至约5英寸。优选过滤介质12的厚度为约0.1英寸至约3英寸，更优选约0.25英寸至约1.5英寸。
取决于预定的最终产品用途和特定应用的过滤要求，过滤介质12可具有多种构造。例如，过滤介质可具有分散通道、敞开通道、“V”形通道、堆积式构造，且可粘结或未粘结。如图所示，过滤介质12具有由多个流体通道界定的整齐流体路径。流体通道则由一系列对置的侧壁16界定，其又界定了过滤介质12的隆起或褶18。隆起18可由平板(planar floor)隔开，或由形成次通道的次隆起隔开。各隆起的集合体共同形成打褶纤维垫。虽然可以使用任何的打褶纤维过滤介质，但优选的过滤介质是带静电的丝网，从而使丝网转变成驻极体。驻极体通常是一块介电材料，其显示的电荷能长时间持续。驻极体可充电材料包括非极性聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)和聚丙烯。通常，驻极体上的净电荷为零或接近零，它的场是由电荷分离所致而不是由净电荷引起。通过适当选择材料和处理方法，可配设出能产生外静电场的驻极体。有几种方法通常用来给介电材料充电，任何这些方法都可以用来给用于本发明的过滤介质层充电，所述方法包括电晕放电、在带电场存在下将材料加热和冷却、接触起电、用带电粒子喷射丝网以及用水射流或水滴流湿润或撞击表面。另一类现成可用的处理方法是以材料附加物(material addition)或材料涂层(material coating)的形式使用氟化物添加剂，这种添加剂不仅提高过滤器层排斥油和水的能力，还增强过滤油性气溶胶的能力。这种添加剂的实例见于2002年6月4日授予Jones等的美国专利第6,398,847号。
过滤介质12可以是具有相对的硬挺性和自承性的丝网，或者是具有相对的柔软性和非自承性的丝网。所谓“自承性”，是指介质在存在或不存在支承结构情况下当遭遇空气流时，通常能保持其形状。因此，介质是否具有自承性决定于介质本身的物理性能、介质的几何形状或结构以及在具体的最终应用中介质所遭遇的条件。通常，硬挺的自承性介质其Gurley硬挺度对宽度2英寸、长度1.5英寸的样品大小优选大于50毫克，柔软的非自承性介质其Gurley硬挺度对宽度2英寸、长度1.5英寸的样品大小优选小于30毫克。对于硬挺度值在这些数值之间的介质，其是否具有自承性决定于其结构和最终应用。适宜地，过滤设备10的加强机构14包括支承构件23，例如围绕和界定过滤介质12的周缘24的框架。取决于所采用的过滤介质12的类型，可能加强机构14还需要或最好包括筛网类型的背衬金属丝或格栅25，以帮助将过滤介质12保持在所述框架中。
过滤设备包含杀生物的预防性化合物26，该化合物结合到空气过滤设备10中的方式使得一部分通过过滤设备的空气接触到预防性化合物26。参考图2，在一个实施方案中，过滤介质12包含纤维状和/或颗粒状的预防性化合物26。或者，可通过将预防性化合物26结合到过滤介质12的外表面28上，将过滤介质12用作预防性化合物26的基材。由图1可见，本领域技术人员会理解，也可将预防性化合物作为单独层结合到过滤设备中，且相对于空气流动方向，可设置在过滤介质12的前面或后面。用作预防性化合物的单独基材的材料可以是适合于最终产品的预定用途的任何材料，例如织造或非织造丝网、打孔膜、泡沫塑料或多孔膜。
可作为单独层26(见图1)或作为过滤介质12的一部分(见图2)结合到过滤器10中的预防性化合物，可以是这样的任何药物或其它杀微生物化合物1)可用于临床可确认感染的一般或特殊治疗；和/或2)现在或以后确认能有效抑制传染原的生长或者有效对其进行中和，且在足以减少或消除特殊或一般的空气传播病毒和/或细菌群体的浓度下人体接触安全。这种化合物可以是天然的、合成衍生的或其组合。这种材料的非限制性实例包括水溶性辅酶；油溶性辅酶；氨基酸型表面活性剂；衍生自洋葱(Alium cepa)的植物提取物；抗生素、杀生物金属和含金属化合物、有机硅季铵盐；硫酸化多糖；具有6-20个碳原子的脂族和芳族脂肪酸；纤维素或纤维素衍生物；以及它们的混合物。本文所用的“纤维素”或“纤维素衍生物”指其自由羟基官能团优选部分或全部被选自式-OYR的部分取代的纤维素或纤维素衍生物，其中R选自a)具有饱和或不饱和的直链或支链或者饱和或不饱和的环状部分、含有1-50个碳原子的烃基，所述烃基可任选在其链中含有一个或多个芳族基团和/或一个或多个选自O、N、P、S或Si的杂原子；或者b)具有6-14个碳原子的环状芳族化合物，所述环状芳族化合物可任选被-(C＝O)OR2、-SO2R2、-CO-N(R2)2、-OR2、-N(R2)2、-SR2取代，其中R2选自氢或者具有1-50个碳原子的直链、支链或环状烃基；Y是单键或二价连接基团。本文所用的术语“二价连接基团”指在氧原子和R基团之间形成桥键的有机间隔基团，优选选自-(C＝O)、-(C＝O)O-、-SO2-、-CO-NH-或-CO-NR′-，其中R′是具有1-4个碳原子的烷基基团。适宜地，纤维素或纤维素衍生物选自纤维素的乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、异丁酸酯、乙酰丁酸酯、乙酰丙酸酯以及它们的混合物。更优选纤维素衍生物选自乙酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素(CAP)、邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素(HPMCP)和它们的混合物。
参考图3，预防性化合物26可单独或与药物可接受载体或稀释剂30组合，结合到空气过滤设备10上。在预防性化合物26选自乙酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素或它们的混合物的情况下，CA、CAP和/或HPMCP可制备成微粉化颗粒的悬浮液，且还可含有水混溶性非溶剂如甘油。适宜地，微粉化CA、CAP或HPMCP在与基材接触之前，可将这些预防性化合物分散于合适的溶剂或含水介质中制备成浆液。将基材与微粉化CA、CAP或HPMCP放置接触，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可用本领域技术人员公知的方法进行微粉化，CAP通常获自FMC Corporation，商标为AQUATERIC。适宜地，微粉化CA、CAP或HPMCP的平均颗粒直径小于约35微米，优选小于约20微米，更优选小于约10微米，最优选小于约5微米。
或者，可将CA、CAP或HPMCP形成厚度约0.001微米至约1000微米，优选约0.0025微米至约100微米的纤维32，然后可将纤维32结合到纤维过滤介质1 2丝网中或者形成如上所述的单独层。CA、CAP或HPMCP丝网的基本重量为约20g/m2至约200g/m2，优选约5g/m2至约50g/m2，更优选约5g/m2至约15g/m2。
另外，可使用增塑剂来提高CAP的抗水性。合适的增塑剂包括乙酰化单甘油酯、丁基邻苯二甲酰基甘醇酸丁酯、酒石酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、乙基邻苯二甲酰基甘醇酸乙酯、甘油、丙二醇、三醋精、柠檬酸三醋精(triacetin citrate)、三丙酸甘油酯和它们的混合物。
本领域技术人员会认识到，结合到过滤设备中的预防性化合物的量决定于所需的过滤设备效能。应当理解，预防性化合物的杀生物作用没有必要达到单次通过即100％有效，因为在过滤器的寿命时间内室内空气要循环通过过滤设备多次。适宜地，以过滤介质12和预防性化合物26的总重量计，所结合的预防性化合物量为约0.001至约100重量％。优选以过滤介质12和预防性化合物26的总重量计，所结合的预防性化合物26的量为约0.01重量％至约20重量％，更优选约0.1重量％至约10重量％。
乙酸邻苯二甲酸纤维素和邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素两者都广泛使用于口腔药物应用中，通常被认为无毒和无不良反应。乙酸邻苯二甲酸纤维素通常通过使纤维素的偏酯与邻苯二甲酸酐在有机酸如乙酸存在下反应来制备。邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素通常通过用邻苯二甲酸酐将羟丙基甲基纤维素酯化来制备。CAP可获自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee，HPMCP可获自印度Shasun。
本领域技术人员会认识到，本发明的过滤设备可包括其它材料，如可洗涤的多孔预过滤层，其孔径大小适合平均直径基本上都大于过滤介质12的空气传播颗粒，使得过滤介质的寿命得到极大的提高。任选过滤设备还可包括一层活性炭，以便在空气接触到预防性化合物前先从空气中把化学蒸气或恶臭蒸气吸收掉。
在用途方面，本发明的空气过滤设备10可用于例如个人过滤面罩；家用和/或商用炉过滤器；医院、疗养院中送排风设备的过滤器；呼吸气体增压机进气过滤器，还可用于密闭场所应用，如飞机呼吸空气过滤器和潜艇空气过滤器，仅举几例。
本发明的另一个实施方案是减少流体流(fluid stream)中的细菌量的方法。该方法包括提供具有包含至少一种上述预防性化合物的过滤介质的过滤设备，和使流体流通过过滤设备以使至少一部分流体流接触到防性化合物。在一个优选的实施方案中，至少一部分流体流再循环通过过滤设备。适宜地，再循环流体流中存在的细菌量低于过滤设备没有预防性化合物时再循环流体流中会存在的细菌量。
本发明通过下文给出的具体实施例作更为详细的说明。应理解，这些实施例属说明性实施方案，并不意在限制本发明，而应在所附权利要求书的范围和内容内作宽泛的解释。实施例中所有的份和百分比均以重量计，除非另有规定。
在下文的实施例中，指定的试验材料在用试验微生物接种后进行抗微生物效率的评测，然后评估确定试验微生物在指定的暴露时间后的减少百分率。本发明的抗微生物效率用美国纺织化学家和染色家协会(American Association of Textile Chemists和Colorists，AATCC)的技术手册(2003年第78卷)所指定的试验方法100-2004(本文有修改)进行评估。
实施例1-22的过滤材料说明如下。乙酸纤维素和乙酸邻苯二甲酸纤维素的制备方法和程序对本领域技术人员是公知的。除实施例11和22外，对于所有的实施例，纺丝时纤维原液中的含水量是1重量％。对于实施例11和22，纺丝时纤维原液中的含水量是3重量％。但是，从下文给出的数据可见，这似乎并不影响过滤器的杀生物功效。
乙酸邻苯二甲酸纤维素(CAP)纤维从乙酸邻苯二甲酸纤维素NF粉末(可获自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee)生产得到。将干粉末溶于丙酮或丙酮/水中，然后纺成纤维，纤维的纤度在美国专利第3,077,633号描述的仪器上测出为4.3、5.1和6.1旦尼尔。本文所用的术语“旦尼尔”是重量测量单位，等于每9000米长度重1克。
手工用砧板将纤维切成1/8至1/4的长度大小，用非切割刀片在Warner Blender中捣腾纤维，将其分开成单独的纤维。
在将纤维制作成过滤器时，把2.4克指定的纤维称至容器中，用去矿化水稀释。然后按TAPPI方法T 205 om-88(1988)的描述，从7.2节程序“制片(sheetmaking)”开始，制造过滤器，其全部公开内容通过引用结合到本文中。然后按7.6节的描述将过滤器在200℃下干燥。所得的过滤器直径约6英寸(15.2cm)，厚度约0.45-0.50mm。还将过滤器洗涤，使其不含任何来自纺丝过程的残余丙酮。
指定的微粉化粉末通过将物料低温碾磨至平均直径在22微米以下来生产。含有微粉化粉末的过滤器通过将粉末加入到水润湿的过滤器中然后进行干燥来制作。将0.45克至约0.50克的微粉化粉末加入到每个要含微粉化粉末的过滤器中。用可获自Emerson Apparatus ofPortland，Maine的Emerson快速干燥器(135型)在180℃至200℃的温度下将过滤器热压30分钟，使微粉化粉末热熔合到纤维上。
实施例1、6、12和17由纤度为4.3旦尼尔、长度约为八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸邻苯二甲酸纤维素(CAP)纤维组成。该纤维可获自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
实施例2和13由纤度为4.3旦尼尔、长度约为八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸纤维素(CA)纤维组成。该纤维可获自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
实施例3、9、14和20由纤度为5.1旦尼尔、长度约为八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的CAP纤维组成。与CAP纤维混杂的是二分之一克平均直径低于22微米的CAP粉末。CAP粉末和纤维可获自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
实施例4和15由纤度为5.1旦尼尔、长度约为八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸纤维素纤维组成。与乙酸纤维素纤维混杂的是二分之一克平均直径低于22微米的CAP粉末。CAP粉末和纤维可获自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
实施例5和16由纤度为5.1旦尼尔、长度约为八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸纤维素纤维组成。与乙酸纤维素纤维混杂的是二分之一克平均直径低于22微米的CA粉末。CA粉末和纤维可获自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
实施例7和18由纤度为5.1旦尼尔、长度约为八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸邻苯二甲酸纤维素纤维组成。该纤维可获自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
实施例8和19由纤度为5.1旦尼尔、长度约为八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸纤维素纤维组成。该纤维可获自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
实施例10和21由纤度为5.1旦尼尔、长度约为八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的CAP纤维组成。与CAP纤维混杂的是二分之一克平均直径低于22微米的CA粉末。CA粉末和纤维可获自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
实施例11和22由纤度为5.1旦尼尔、长度约为八分之一英寸(0.32cm)至四分之一(0.64cm)英寸的乙酸邻苯二甲酸纤维素纤维组成。该纤维可获自Eastman Chemical Company，Kingsport，Tennessee。
实施例1-11下文表I中指明的材料取3英寸(7.6cm)样品暴露于金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus，ATCC #6538)的攻击气溶胶进行试验，所述攻击气溶胶在两分钟时间内反复递送给各试验材料。这一技术从NLI标准BFE试验修改而来，以提供大于1×106菌落形成单位(CFU)/试验材料的攻击水平。流过试验材料的流速维持在30L/分钟(1.1立方英尺/分钟(CFM))。面速度(由流速除以表面积得出)维持在22英尺/分钟(6.7米/分钟)，除非另有说明。
在制备金黄色葡萄球菌的攻击气溶胶时，将100ml的大豆酪蛋白用该细菌接种，然后在37℃(±2℃)下轻微振摇温育24小时(±4小时)。将一定量的接了种的大豆酪蛋白用蛋白胨水稀释，以获得大于1×106CFU的攻击气溶胶浓度。如下进行攻击程序。将管子与喷雾器连接，再穿过蠕动泵接入装盛攻击气溶胶的容器。然后清洗通向喷雾器的管路。将蠕动泵校准，使其在两分钟试验时间内递送固定的攻击气溶胶体积。然后通过运行2-3个空白样品或未用过的对照样品，让这个试验系统保持平衡。将蛋白胨水等分试样(30mL)加入全玻璃液体冲击采样器(AGI)中，以进行攻击滴度测定。在标准的试验条件下进行攻击滴度测定，以确定递送到试验材料的攻击气溶胶滴的浓度。攻击气溶胶的流速维持在30L/min。用喷雾器通过蠕动泵操作，将30ml接种物等分试样递送到试验容器，持续1分钟，然后停机。再真空和加压运行1分钟，以除去喷雾器和玻璃气溶胶室中的过量气溶胶颗粒，然后停机。用标准的平板计数方法测定对照样品的滴度，用六级Andersen采样器测定气溶胶的平均颗粒大小。接种每一个试验样品时，将试验样品放入样品槽中，重复上述攻击程序，但不使用AGI。AGI测定流体的滴度用标准的噬菌斑测定方法来确定。
在两分钟攻击之后，立即将试验样品从仪器上撤去，放入维持在37℃(±2℃)温度下的密闭容器中，保持指定的时程。在每个采样时间，将接了种的样品放入装有大约100mL Letheen肉汤或其它所需要的中和剂的烧瓶中，然后手工振摇烧瓶约1分钟。按需将中和剂进行系列稀释，并用无菌弯玻璃棒均匀涂布在胰酶解豆酪蛋白琼脂(SCDA)平板上。然后将平板在37℃(±2℃)下温育48-72小时，或者直到可进行菌落计数。
每种类型的未接种处理样品取100mL等分试样进行中和对照试验。将大约100-10,000CFU/mL的金黄色葡萄球菌加到提取液(extractfluid)中。然后将各等分试样涂布到SCDA上。稀释的金黄色葡萄球菌的滴度通过将相同体积的接种物加入到瓶中的100mL Letheen肉汤或其它中和剂中来确定。然后将平板等分试样在37℃(±2℃)下温育48-72小时，或者直到可进行菌落计数。
生物计数在下文中表示为CFU/试验样品。然后确定减少百分率。
还维持用于试验生物的阳性对照和阴性对照。阳性对照为一瓶用攻击生物穿刺的100mL中和剂。阴性对照由一瓶无菌100mL中和剂组成。
试验结果在下表I中给出。对于样品1-4，在时间0时的平均对照滴度为1.4×106CFU，而对于样品5-11，在时间0时的平均对照滴度为3.3×106CFU。表示为近似值(～)的计数取自25-250CFU范围之外的数据结果。表示为(＜)或(＞)的计数是由计算中包括至少一例1CFU以下的回收结果所致。负(-)减少百分率表明终末滴度大于起始滴度。
表I
实施例12-22在实施例12-22中，仿效上文对实施例1-11提出的一般程序，不过有以下例外。攻击生物是整合到大肠杆菌(E.coli C，ATCC#13706)中的噬菌体phi-X174(ATCC#13706-B1)，大肠杆菌作为病毒的宿主。
为制备phi-X174噬菌体，将大约100mL的营养肉汤用E.coli C接种，然后在37℃(±2℃)和约200-250rpm搅拌下温育约6-18小时。制备E.coli C培养物的1∶100稀释液，在37℃(±2℃)和约200-250rpm搅拌下温育，以生长出密度为2-4×108CFU/mL的培养物。这一密度对应于在分光光度计上640纳米处光密度为0.3-0.5。
然后将E.coli C细菌培养物用5-10mL的噬菌体phi-X174接种，噬菌体对细菌的接种比例大概在0.1-2.0之间。将所得混合物在37℃(±2℃)和约100-250rpm搅拌下温育约1-5小时。接着将混合物在10,000xG下离心约20-40分钟。然后将上清液滤过无菌0.2m滤器，除去宿主细胞碎片，回收噬菌体原种。然后使试验培养物在营养肉汤中37℃(±20C)下生长18-24小时。
按照上述实施例1-11的攻击程序，使各个样品遭受2分钟攻击。在两分钟攻击之后，立即将试验样品从仪器上撤去，放入维持在20-25℃温度下的密闭容器中，保持指定的时程。在每个采样时间，将接了种的样品放入装有大约100mL Letheen肉汤或其它所需要的中和剂的烧瓶中。然后手工振摇烧瓶约1分钟。
如下进行噬菌斑测定程序。给各无菌试管分配二又二分之一毫升熔化的上层琼脂，并在45℃(±2℃)水浴中保持。将适当稀释液的0.5mL等分试样加入到上层琼脂试管中。向每只试管中加入一至两滴E.coli C细菌培养物。将试管内容物混合好后，倒在底层琼脂平板的表面上。让琼脂固化，然后在37℃(±2℃)下温育6-18小时；温育时间以噬菌斑足够大但又不合并为准。
每种类型的未接种处理样品取100mL等分试样进行中和对照试验。将大约100-10,000CFU/mL的E.coli C细菌培养物加到提取液中。稀释的E.coli C细菌培养物的滴度通过将相同体积的接种物加入到瓶中的100mL Letheen肉汤或其它中和剂中来确认。
生物计数在下文中表示为PFU/试验样品。然后确定减少百分率。试验结果在下表II中给出。对于样品12-15，在时间0时的平均对照滴度为8.4×105PFU，而对于样品16-22，在时间0时的平均对照滴度为1.1×106PFU，除非另外指明。以近似值(～)表示的计数取自25-250PFU范围之外的数据结果。负(-)减少百分率表明终末滴度大于起始滴度。
表II
现已详细地描述了本发明，本领域技术人员会认识到，可在不偏离本文公开和描述的本发明范围和精神情况下，对本发明的各个方面作出修改。因此不意在将本发明的范围局限于已作说明和描述的具体实施方案，而是意在本发明的范围应由所附权利要求及其等价物来确定。此外，对于所有在本文中引用的专利、专利申请、出版物和参考文献，其与本发明的实施相关的任何公开内容通过引用整体结合到本文中。
权利要求
1.一种空气过滤设备，所述空气过滤设备包括a.一层过滤介质；b.接近所述过滤介质的至少一种预防性化合物。
2.权利要求1的空气过滤设备，其中所述过滤介质选自纤维材料、开孔泡沫塑料或多孔膜。
3.权利要求1的空气过滤设备，所述空气过滤设备选自个人过滤面罩、炉过滤器、送排风设备的过滤器和呼吸气体增压机进气过滤器。
4.权利要求1的空气过滤设备，其中所述过滤介质是基本重量为约5g/m2至约1000g/m2的非织造材料。
5.权利要求1的空气过滤设备，其中所述过滤介质是基本重量为约20g/m2至约200g/m2的非织造材料。
6.权利要求1的空气过滤设备，其中所述过滤介质是非织造材料带静电的丝网。
7.权利要求1的空气过滤设备，其中所述预防性化合物选自水溶性辅酶；油溶性辅酶；氨基酸型表面活性剂；衍生自洋葱(Alium cepa)的植物提取物；抗生素、杀生物金属和含金属化合物、有机硅季铵盐；硫酸化多糖；具有6-20个碳原子的脂族和芳族脂肪酸；纤维素和纤维素衍生物。
8.权利要求7的空气过滤设备，其中所述纤维素衍生物选自其自由羟基官能团至少部分被选自式-OYR的部分取代的纤维素，其中R选自a)具有饱和或不饱和的直链或支链或者饱和或不饱和的环状部分、含有1-50个碳原子的烃基；或者b)具有6-14个碳原子的环状芳族化合物，所述环状芳族化合物可被-(C＝O)OR2、-SO2R2、-CO-N(R2)2、-OR2、-N(R2)2、-SR2取代，其中R2选自氢或者具有1-50个碳原子的直链、支链或环状烃基；Y是单键或二价连接基团，其中所述二价连接基团选自-(C＝O)、-(C＝O)O-、-SO2-、-CO-NH-或-CO-NR′-，其中R′是具有1-4个碳原子的烷基基团。
9.权利要求8的空气过滤设备，其中R进一步包含一个或多个芳族基团和/或一个或多个选自O、N、P或S的杂原子。
10.权利要求7的空气过滤设备，其中所述纤维素衍生物选自纤维素乙酸酯、纤维素丙酸酯、纤维素丁酸酯、纤维素异丁酸酯、纤维素乙酰丁酸酯和纤维素乙酰丙酸酯。
11.权利要求7的空气过滤设备，其中所述纤维素衍生物选自乙酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素和它们的混合物。
12.权利要求7的空气过滤设备，其中以过滤介质和预防性化合物的总重量计，结合到过滤设备中的预防性化合物量为约0.001至约100重量％。
13.权利要求7的空气过滤设备，其中以过滤介质和预防性化合物的总重量计，结合到过滤设备中的预防性化合物量为约0.01至约20重量％。
14.权利要求7的空气过滤设备，其中以过滤介质和预防性化合物的总重量计，结合到过滤设备中的预防性化合物量为约0.1至约10重量％。
15.权利要求1的空气过滤设备，其中所述预防性化合物是相对于空气流动方向安置在所述过滤介质之前的单独层。
16.权利要求1的空气过滤设备，其中所述预防性化合物是相对于空气流动方向安置在所述过滤介质之后的单独层。
17.权利要求1的空气过滤设备，其中所述预防性化合物沉积到所述过滤介质的外表面。
18.权利要求10的空气过滤设备，其中所述乙酸邻苯二甲酸纤维素和邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素经微粉化。
19.权利要求1的空气过滤设备，所述空气过滤设备进一步包括附加到所述过滤介质上的加强装置。
20.权利要求16的空气过滤设备，其中在将所述预防性化合物沉积到所述过滤介质的所述外表面之前，先将所述预防性化合物分散于合适的溶剂或含水介质中。
21.一种空气过滤设备，所述空气过滤设备包括a.一层过滤介质；b.接近所述过滤介质的至少一种选自以下的预防性化合物水溶性辅酶；油溶性辅酶；氨基酸型表面活性剂；衍生自洋葱(Alium cepa)的植物提取物；抗生素、杀生物金属和含金属化合物、有机硅季铵盐；硫酸化多糖；具有6-20个碳原子的脂族和芳族脂肪酸；乙酸纤维素；乙酸邻苯二甲酸纤维素；邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素和它们的混合物。
22.权利要求21的空气过滤设备，其中所述过滤介质是基本重量为约20g/m2至约200g/m2的非织造材料。
23.权利要求21的空气过滤设备，其中所述过滤介质是非织造材料带静电的丝网。
24.权利要求21的空气过滤设备，其中以过滤介质和预防性化合物的总重量计，结合到过滤设备中的预防性化合物量为约0.001至约100重量％。
25.权利要求21的空气过滤设备，其中以过滤介质和预防性化合物的总重量计，结合到过滤设备中的预防性化合物量为约0.1至约10重量％。
26.权利要求21的空气过滤设备，其中所述预防性化合物是相对于空气流动方向安置在所述过滤介质之前的单独层。
27.权利要求21的空气过滤设备，其中所述预防性化合物沉积到所述过滤介质的外表面。
28.权利要求21的空气过滤设备，其中所述乙酸邻苯二甲酸纤维素和邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素经微粉化。
29.一种空气过滤设备，所述空气过滤设备包括a.一层过滤介质；b.接近所述过滤介质的至少一种选自以下的预防性化合物乙酸纤维素；乙酸邻苯二甲酸纤维素；邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素和它们的混合物。
30.权利要求29的空气过滤设备，其中所述过滤介质是基本重量为约20g/m2至约200g/m2的非织造材料。
31.权利要求29的空气过滤设备，其中所述过滤介质是非织造材料带静电的丝网。
32.权利要求29的空气过滤设备，其中以过滤介质和预防性化合物的总重量计，结合到过滤设备中的预防性化合物量为约0.001至约100重量％。
33.权利要求29的空气过滤设备，其中以过滤介质和预防性化合物的总重量计，结合到过滤设备中的预防性化合物量为约0.1至约10重量％。
34.权利要求29的空气过滤设备，其中所述预防性化合物是单独层。
35.权利要求34的空气过滤设备，其中所述单独层的基本重量为约5g/m2至约50g/m2的，且相对于空气流动方向安置在所述过滤介质之后。
36.权利要求31的空气过滤设备，其中所述预防性化合物沉积到所述过滤介质的外表面。
37.权利要求34的空气过滤设备，其中所述预防性化合物是乙酸邻苯二甲酸纤维素，且包含选自以下的增塑剂乙酰化单甘油酯、丁基邻苯二甲酰基甘醇酸丁酯、酒石酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、乙基邻苯二甲酰基甘醇酸乙酯、甘油、丙二醇、三醋精、柠檬酸三醋精、三丙酸甘油酯和它们的混合物。
38.一种空气过滤设备，所述空气过滤设备包括预防性化合物。
39.权利要求38的空气过滤设备，其中所述预防性化合物是纤维。
40.权利要求39的空气过滤设备，其中所述预防性纤维占所述过滤介质的0.001-100％。
41.权利要求38的空气过滤设备，其中所述预防性化合物是颗粒物。
42.权利要求39的空气过滤设备，其中所述预防性纤维包括选自以下的纤维乙酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素和它们的混合物。
43.一种减少流体流中的细菌量的方法，所述方法包括a.提供包括预防性化合物的过滤设备；b.使流体流通过所述过滤设备。
43.权利要求43的方法，所述方法进一步包括使至少一部分流体流再循环通过过滤设备。
全文摘要
一种可用作个人过滤面罩、居室空气过滤器、送排风设备的过滤器和呼吸气体增压机进气过滤器的过滤设备。其过滤介质包括0.001－100％的至少一种预防性化合物。还描述了使用本发明的过滤设备来减少流体流中的细菌量的方法。
文档编号A61L2/26GK1993148SQ200580025695
公开日2007年7月4日 申请日期2005年7月29日 优先权日2004年7月30日
发明者B·L·伯纳德 申请人:伊斯曼化学公司