用于预防电磁辐射损伤的镀银纤维平纹面料
技术领域
本发明涉及电磁辐射损伤防护领域，具体地，涉及用于预防电磁辐射损伤的镀银纤维平纹面料。
背景技术
研究证实，一定剂量的电磁辐射对人体和动物有明显损害，可以引起以中枢神经系统和生殖系统为主的多系统损伤性改变。如30mW/cm2高频短波辐射可导致大鼠空间学习记忆能力障碍和脑电活动抑制，以及引起大鼠附睾精子活动率和活力降低等。
现有技术中，电磁辐射防护面料品种多样，屏蔽效果参差不齐，性价比也各不相同。
因此，具有屏蔽电磁辐射功能的面料有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种屏蔽效果更好、性价比较高的电磁辐射损伤防护面料。
在本发明的第一个方面，本发明提供了一种用于预防电磁辐射损伤的镀银纤维平纹面料。根据本发明的实施例，该镀银纤维平纹面料包括2根70D的镀银纤维和2根80S的棉纱，其中所述镀银纤维包覆在所述棉纱的外面，以便形成由包覆纱编织成的镀银纤维平纹面料。
由此，本发明的预防电磁辐射损伤的镀银纤维平纹面料采用面纱镀银织物，并结合平纹结构编织，使得面料中的镀银纤维以整齐规格的方式排布，形成均匀一致的屏蔽网，从而有效地阻挡电磁辐射，并且成本较低。发明人发现，将本发明实施例的镀银纤维平纹面料应用于动物高频短波辐射损伤防护实验，可以显著减轻由高频短波辐射引起的脑和生殖损伤，具有明显的屏蔽电磁辐射作用，并且优于市场现有的面料产品。
另外，根据本发明上述实施例的镀银纤维平纹面料，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述包覆纱的细度为16.7S。由此，将包覆纱采用较细的细度，并纱编织成的平纹面料，可以显著提高面料密度，进而可以进一步提高阻挡电磁辐射的作用。
根据本发明的实施例，所述镀银纤维平纹面料中镀银纤维的含量为64±2wt％。由此，根据本发明实施例的镀银纤维平纹面料，采用了2根70D的镀银纤维包覆2根80S的棉纱形成的包覆纱，从而形成由所述包覆纱编织成的所述镀银纤维平纹面料，具有较高的银含量，从而所述镀银纤维平纹面料具有较多的屏蔽点，从而有效地提高阻挡电磁辐射的效果。
根据本发明的实施例，所述镀银纤维平纹面料的织物规格为：经纱支数×纬纱支数×经密×纬密＝16.7×16.7×328×201。由此，根据本发明的实施例的镀银纤维平纹面料具有适合的织物规格，使得上述镀银纤维平纹面料整体编织结构均匀，质感舒适，从而阻挡电磁辐射效果稳定且实用性强。
根据本发明的实施例，所述镀银纤维平纹面料的织物平方米克重为226克。根据本发明实施例的镀银纤维平纹面料阻挡高频短波电磁辐射的效果显著，同时具有轻便实用的特点。
根据本发明的实施例，所述电磁辐射损伤是人体或动物因电磁辐射引起的脑和生殖系统的损伤。经实验证实，本发明镀银纤维平纹面料在0.1MHz～40GHz的电磁辐射范围内，其屏蔽效能在60.2dB以上，最大屏蔽效能达88.3dB，即可以屏蔽99.9999％的微波辐射。本发明镀银纤维平纹面料能对电磁辐射引起的大鼠脑和生殖损伤有明显防护作用，效果优于已上市不锈钢纤维面料。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的镀银纤维平纹面料结构的示意图。
图2是根据本发明实施例的短波辐射后大鼠海马组织结构图。
图3是根据本发明实施例的短波辐射后大鼠睾丸组织结构图。
图4是根据本发明对比例的镀银纤维梭织面料结构的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1制备镀银纤维平纹面料
采用两根70D的镀银纤维包覆两根80S棉纱，银纤维在外面，棉纱在里面，包覆后包覆纱的细度为16.7S。织物结构采用平纹，织物规格为：经纱支数×纬纱支数×经密×纬密＝16.7×16.7×328×201。织物平方米克重为226克，面料中的镀银纤维含量为64±2％。
图1显示了本发明实施例1制备的镀银纤维平纹面料结构示意图。
实施例2镀银纤维平纹面料屏蔽效能测试
检测单位：中国上海测试中心
检测所依据的技术规范：GB/T 30142-2013《平面型电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》
主要测量仪器：信号发生器/E8257D、频谱分析仪/E4447A
环境条件：温度：20摄氏度，湿度：57％RH
屏蔽效能的计算公式为：
SEdB＝P1-P2，
SE％＝(1-10-SEdB/10)×100％；
其中，
SEdB为屏蔽效能的对数表示方式(dB)；
SE％为屏蔽效能的线性表示方式(％)；
P1为测试仪器中不使用防面材料时频谱仪读数(dBm)；
P2为测试仪器中使用防护面料时频谱仪读数(dBm)。
屏蔽效能检测结果见表1。
表1镀银纤维平纹面料屏蔽效能的检测结果
在0.1MHz～40GHz的电磁波辐射范围内，本材料的屏蔽效能在60.2dB以上，最大屏蔽效能达88.3dB，即可以屏蔽掉99.9999％的电磁辐射，见表1。
实施例3镀银纤维平纹面料生物效应防护实验
将45只体重为230±20克二级Wistar雄性大鼠(军事医学研究院提供)随机分为3组：对照组，短波辐射组和防护组，每组15只。采用短波辐射源，先将大鼠装入可完全透过电磁波的多孔透明有机玻璃盒中固定，然后放入电磁场小室中对暴露组大鼠进行全身均匀辐射；防护组大鼠装入有机玻璃盒后再装入由防护材料制成的防护口袋，开口处自然折叠，然后再进行辐射。辐射条件为：频率为27MHz连续波，平均功率密度为30mW/cm2，辐射时间均为10分钟；对照组装入有机玻璃盒后进行假辐射，即关闭辐射源，而其他条件同前。
1.大鼠学习和记忆能力检测
采用水迷宫测试系统对大鼠学习记忆能力进行检测。该系统主要由温控水迷宫池、摄像机和轨迹跟踪分析软件组成。水池内壁深色，直径150厘米，高50厘米，周边围置深色布帘；实验时注入水深度20厘米，室温控制在22摄氏度左右。将水池均分为4个部分，依次定为第一、二、三、四象限，每个象限池壁中间为大鼠放入点。第一象限中央区域放置1个直径10厘米、高18厘米深色平台。摄像机架于水池上方，与电脑相连对大鼠游泳轨迹进行跟踪采集。
各组大鼠于辐射前2天进行适应性训练，每组15只。将大鼠于第一象限放入点液面水平面向池壁放进水池，让其在池中自由游动。如果60秒内找到平台则让其在平台上停留15秒；若未找到将其引导至平台停留15秒。然后再从下一象限开始重复此操作，直到4个象限做完。将大鼠身上擦干后放回鼠笼。训练2天后，统计大鼠在60秒内找到平台所用时间，若未找到记为60秒；4个象限时间的均值作为观察指标，即为平均逃避潜伏期。从每组中剔除5只数值偏差较大的大鼠，保留10只大鼠进入后续实验检测。辐射后1～4天、7天和14天进行定向航行实验。将大鼠于第一象限放入点液面水平面向池壁放进水池，让其在池中自由游动寻找平台。记录其在60秒内找到平台所用时间，找到后立刻将大鼠取出再从下一象限放入至4个象限做完，若60秒仍未找到记为60秒。统计分析各组大鼠的平均逃避潜伏期。另外在辐射后第5天时进行空间探索实验。撤去池中平台后，将大鼠于第三象限放入水面，记录其在60秒内穿过第一象限原平台所在位置的次数(穿越平台次数)，以大鼠穿越平台次数作为观察指标并进行统计分析。结果见表2和3。
表2镀银纤维平纹面料对高频短波辐射后大鼠平均逃避潜伏期的影响
表3镀银纤维平纹面料对高频短波辐射后大鼠穿越平台次数的影响
注：与对照组相比较，*p<0.05；与辐射组相比较，#p<0.05。
与对照组比较，辐射组大鼠的平均逃避潜伏期在辐射后各时间点均有延长，其中辐射后1天、3天、4天和7天较显著(p<0.05)；穿越平台次数明显减少(p<0.05)，见表2和3。表明短波辐射损伤了大鼠的空间学习记忆能力。与辐射组组相比，防护组的平均逃避潜伏期均明显较短，其中辐射后2～4天较显著(p<0.05)；穿越平台次数明显增加(p<0.05)。表明防护组大鼠的空间学习记忆能力明显强于辐射组，即本发明镀银纤维平纹面料可保护大鼠的空间学习记忆能力。
2.大鼠脑电活动检测
分别于短波辐射后1天、7天、14天和28天对各组大鼠脑电图进行采集检测。每组选取5只大鼠，称重后以5毫升每公斤体重的用量经腹腔注射1％戊巴比妥钠溶液进行麻醉，至大鼠处于轻度麻醉状态时，采用Biopac公司的MP-150多导生理记录仪采集大鼠脑电活动，具体操作为：用理发器在大鼠头部备皮后，在头顶正中部左右各1厘米处将针式电极插入皮下(注意避开血管)，左耳垂插入参考电极，观察脑电波动情况，待平稳后连续记录5分钟。待采集完成后分析脑电功率谱重心频率的变化情况。结果见表4。
表4镀银纤维平纹面料对高频短波辐射后大鼠脑电重心频率的影响
注：与对照组相比较，*p<0.05，**p<0.01；与辐射组相比较，#p<0.05，##p<0.01。
辐射组大鼠脑电功率谱重心频率在辐射后各时间点均有降低，其中辐射后1～14天较显著(p<0.01或p<0.05)；而防护组重心频率较辐射组在1～14天均有显著增加(p<0.01或p<0.05)，接近正常水平，见表4。重心频率降低反映了脑电活动向低频迁移，脑电慢波成分增加，表明短波辐射导致脑电活动处于抑制状态。防护材料可抑制重心频率向低频的迁移，表明该防护材料能有效减轻脑电抑制状态，即本发明镀银纤维平纹面料可保护大鼠的脑电活动。
3.大鼠脑海马组织结构观察
分别于辐射后7天、14天和28天将3组大鼠实施1％戊巴比妥钠腹腔麻醉(1.5毫升/100克)后，断头处死分离脑海马组织，距前脑6毫米处作冠状切面(海马部位)，取后半部分脑组织10％缓冲福尔马林固定1周后，常规脱水、透明、浸蜡、包埋，制作3μm厚石蜡切片，HE染色，光镜观察并拍照记录，结果如图2所示，其中，箭头表示出现固缩深染病变的神经细胞。
光镜下观察大鼠海马区可见：对照组大鼠海马结构齿状回颗粒细胞排列整齐，神经元形态饱满，细胞质均匀。辐射组于辐射后7天可见大量散在分布的病变神经元固缩深染，呈梭形或锥形改变；辐射后14天病变神经元仍较明显；至28天基本恢复正常。防护组于辐射后7天仅见少量神经元出现轻微固缩深染病变，辐射后14天基本正常；28天呈正常海马组织结构。上述结果表明：30mW/cm2短波辐射导致了大鼠海马组织结构损伤，表现为海马区神经元固缩深染，出现凋亡或坏死性改变；防护材料可明显减轻海马神经元的固缩深染病变，保护海马组织结构。
4.大鼠精子活动率和活力检测
各组大鼠于辐射后7天、14天和28天处死，解剖剪剖开附睾管，用0.3～0.5毫升生理盐水(恒温37摄氏度孵育20分钟)冲洗，制备精子悬液，用移液器吸取精子悬液10微升，低于载玻片上，倒置显微镜下随机选取8个视野，采用SCA精子动态分析系统，分析精子参数，主要包括精子活动率(向前运动精子比例)和精子活力(平均运动速度：微米每秒)。结果见表5和6。
表5镀银纤维平纹面料对高频短波辐射后大鼠精子活动率(％)的影响
注：与对照组相比较，*p<0.05，**p<0.01；与辐射组相比较，#p<0.05，##p<0.01。
辐射组大鼠精子活动率在辐射后各时间点均有显著降低(p<0.01或p<0.05)，表明短波辐射损伤了大鼠的精子活动率；防护组活动率较辐射组均有显著增加(p<0.01或p<0.05)，接近正常水平，见表5。说明本发明镀银纤维平纹面料可保护大鼠精子活动率。
表6镀银纤维平纹面料对高频短波辐射后大鼠精子活力(微米每秒)的影响
注：与对照组相比较，*p<0.05，**p<0.01；与辐射组相比较，#p<0.05，##p<0.01。
辐射组大鼠精子活力在辐射后各时间点均有降低，其中7天和14天较显著(p<0.01或p<0.05)，表明短波辐射损伤了大鼠的精子活力；而防护组精子活力在7天和14天较辐射组有显著增加(p<0.01或p<0.05)，见表6。说明本发明镀银纤维平纹面料可保护大鼠精子活力。
5.大鼠睾丸组织结构观察
分别于辐射后7天、14天和28天将3组大鼠麻醉后取睾丸组织，于10％缓冲福尔马林固定1周后，常规脱水、透明、浸蜡、包埋，制作3μm厚石蜡切片，HE染色，光镜观察并拍照记录，结果如图3所示。
对照组大鼠睾丸组织生精小管界膜完整，管壁由支持细胞和5～8层生精细胞组成，各级生精细胞和精子由基底部向腔中央排列，层次清晰见。短波辐射后7天，辐射组见生精上皮排列疏松，间质水肿，生精细胞结构消失，腔内精子减少或缺失；辐射后14天病变特点和辐射后7天类似，但是病变程度较轻；辐射后28天，呈恢复趋势；防护组于辐射后7～28天，睾丸组织结构正常，未见明显损伤。
对比例1制备镀银纤维梭织面料
采用两根70D的银纤维包覆两根80s棉纱，镀银纤维在外面，棉纱在里面，包覆后包覆纱的细度为34.9特克斯。织物结构采用2/1斜纹，织物规格为：经纱支数×纬纱支数×经密×纬密＝16.7×16.7×100×58，织物平方米克重为231克，面料中的镀银纤维含量为59.2％。
图4显示了制备得到的镀银纤维梭织面料结构示意图。
对比例2镀银纤维梭织面料屏蔽效能测试
测试方法同实施例2，具体地：
检测单位：中国上海测试中心
检测所依据的技术规范：GB/T 30142-2013《平面型电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》
主要测量仪器：信号发生器/E8257D、频谱分析仪/E4447A
环境条件：温度：20摄氏度，湿度：57％RH
屏蔽效能的计算公式为：
SEdB＝P1－P2；
SE％＝(1-10-SEdB/10)×100％，
其中，
SEdB为屏蔽效能的对数表示方式；(dB)
SE％为屏蔽效能的线性表示方式；(％)
P1为测试夹具中不放置屏蔽材料时频谱分析仪读数；(dBm)
P2为测试夹具中放置屏蔽材料时频谱分析仪读数；(dBm)
屏蔽效能检测结果见表7。
表7镀银纤维梭织面料屏蔽效能的检测结果
结论：由表7可见，梭织面料在10MHz～40GHz的微波辐射范围内屏蔽效能在52.6dB以上，最大屏蔽效能仅达68.2dB，可以屏蔽掉99.99945％的微波辐射。而由表1可见，平纹面料在同样的电磁波辐射范围内，其屏蔽效能可以达到62.4dB以上，最大屏蔽效能达88.3dB，即可以屏蔽掉99.9999％的电磁辐射。
由此，实施例2平纹面料的最大屏蔽效能较对比例2梭织面料的最大屏蔽效能提高了近30％。申请人认为，本发明的平纹面料相对于梭织面料可以显著提高屏蔽效能。对电磁辐射引起的大鼠脑和生殖损伤具有显著的防护作用，可有效地用于防护电磁辐射对人体和动物的损害。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
