Cet article rend compte de la fabrication, de la structure et de la mesure de la pression de la bonneterie comprimée en utilisant des méthodes directes et indirectes.
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Article de méthode
Fabrication de bonneterie comprimée et mesure de sa caractéristique de pression exercée sur les membres inférieurs
Dans cet article
Résumé
Résumé
Cet article rapporte la mesure caractéristique de pression de la bonneterie comprimée par des méthodes directes et indirectes. Dans la méthode directe, un capteur d’interface est utilisé pour mesurer la valeur de pression exercée sur les membres inférieurs. Dans la méthode indirecte, les paramètres nécessaires mentionnés par le modèle du cône et du cylindre sont testés pour calculer la valeur de pression. Les paramètres nécessaires impliquent la densité de parcours, la densité du pays de Galles, la circonférence, la longueur, l’épaisseur, la tension et la déformation de la bonneterie comprimée. Par rapport aux résultats de la méthode directe, le modèle de cône dans la méthode indirecte est plus approprié pour calculer la valeur de pression parce que le modèle de cône prend en compte le changement de rayon du membre inférieur du genou à la cheville. Sur la base de cette mesure, la relation entre la fabrication, la structure et la pression est étudiée plus en détail dans cette étude. Nous constatons que la graduation est la principale influence qui peut changer la densité du pays de Galles. D’autre part, les moteurs élastiques affectent directement la densité de parcours et la circonférence des bas. Nos travaux rapportés fournissent la relation fabrication-structure-pression et un guide de conception pour la bonneterie progressivement comprimée.
Introduction
La bonneterie comprimée (CH) fournit une pression sur le membre inférieur. Il peut appuyer sur la peau et modifier davantage le rayon de la veine. Ainsi, la vitesse du flux sanguin veineux est augmentée lorsque le patient est habillé de bonneterie comprimée. Ch et d’autres vêtements comprimés pourraient améliorer la circulation veineuse dans les membres inférieurs1,2,3,4. La performance thérapeutique dépendait des caractéristiques de pression duCH5. Il a été largement admis que la matière première et la structure du CH ont une grande influence sur les caractéristiques de pression du CH. Les fils d’élasthanne en CH étaient principalement responsables des caractéristiques de pression selon certaines recherches publiées6. Par exemple, Chattopadhyay7 a rapporté les caractéristiques de pression des tissus extensibles circulaires tricotés en ajustant la tension d’alimentation du fil d’élasthanne. En outre, Ozbayraktar8 a également déterminé que la densité du fil d’élasthanne augmentait tandis que l’extensibilité du CH diminuait. De plus, la longueur de boucle9,le motif tricoté9,et la densité linéaire des fils7,10 ont également montré les effets sur les caractéristiques de pression.
Un modèle numérique a été présenté pour inspecter le mécanisme de génération des caractéristiques de pression du CH. La loi de Laplace a été utilisée pour prédire les valeurs de pression. Thomas11 a introduit la loi de Laplace dans la prédiction de la pression en combinant la pression, la tension et la taille des membres du corps. Des travaux similaires ont également été rapportés par Maklewska12. Pour prédire précisément les valeurs de pression exercées par le tissu, ils ont présenté une équation semi-empirique composée de l’équation contrainte-déformation ajustée et de la loi de Laplace. En outre, le module de Young a été présenté par Leung13 pour décrire l’allongement du CH.
Les études numériques mentionnées ci-dessus ont montré des résultats expérimentaux déviés en raison de l’ignorance de l’épaisseur de CH14. En outre, certains chercheurs ont estimé que le cylindre hypothétique impliqué dans la loi de Laplace était inapproprié pour décrire les membres du corps parce que le rayon des membres inférieurs de la cuisse à la cheville n’est pas constant mais diminue progressivement. En combinant la théorie des cylindres épais et la loi de Laplace, Dale14 et Al Khaburi15,16 ont respectivement proposé des modèles numériques pour étudier la pression exercée par le CH avec de multiples couches. Sikka17 a présenté un nouveau modèle de cône avec un rayon progressivement diminué de la cuisse à la cheville.
Les caractéristiques de pression intrinsèques au CH étaient difficiles à étudier quantitativement parce que la plupart des CHs expérimentaux dans les études précédentes ont été habituellement achetés commercialement. Les influences telles que le motif, le fil, la matière première étaient incontrôlables. Par conséquent, dans cette étude, les CHs expérimentaux ont été controllably fabriqués en interne. De plus, cette étude vise à fournir deux méthodes impliquant la méthode directe et la méthode indirecte pour mesurer les caractéristiques de pression. Dans la méthode directe, un capteurd’interface (Table des matériaux)est placé entre la peau et les textiles pour mesurer directement la valeur de pression. D’autre part, dans la méthode indirecte, la tension et certains paramètres de structure de l’échantillon de CH pansement sur le membre inférieur artificiel sont d’abord mesurés. Ensuite, les résultats sont substitués dans le modèle de cône et le modèle de cylindre pour calculer la valeur de pression. Les valeurs de pression obtenues à la suite des deux méthodes sont contrastées et analysées pour trouver un modèle plus approprié. Les méthodes présentées fournissent une ligne directrice pour la mesure expérimentale de la pression exercée par le vêtement comprimé.
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Protocole
1. Fabrication de CH
- Programmation
- Ouvrez le logiciel de bas STAT-Ds 615 MP et sélectionnez Plain fabric pour créer une nouvelle construction de chaussettes.
- Sélectionnez le contenu suivant dans l’ordre: Double welt 1 alimentation, Transfert sans motif, Jambe médicale simple de double welt 1 alimentation, Begin heel de jambe médicale simple, Fin du talon et pied médical uni , Début de l’orteil du pied uni 1f, Orteil uni avec rosso et clip, Libération de chaussette sans dispositif de rotation, et Fin de chaussette. Appuyez sur le bouton OK pour terminer la conception de la chaussette.
- Sélectionnez 200 pour l’aiguille et exportez le fichier programme sur un disque flash USB.
- Basculez vers Quasar pour modifier les paramètres de fabrication et cliquez sur n’importe quel bouton bleu dans la ligne GRADUATION pour ouvrir une nouvelle fenêtre. Pour fabriquer le CH avec une structure différente, entrez 500 dans les colonnes Cylindre S et E et cliquez sur OK pour terminer la configuration.
- Cliquez sur l’un des boutons bleus de la ligne ELASTIC MOTORS pour ouvrir une nouvelle fenêtre et entrez 800 dans les lignes WELT et les colonnes Cylindre S et E. Dans la rangée Jambe médicale, entrez 800 dans la colonne S et 650 dans la colonne E. Entrez ensuite 650 dans la ligne ANKLE et la colonne S et E, puis cliquez sur OK pour terminer l’installation.
- Répétez les étapes 1.1.4 et 1.1.5. Entrez respectivement 350 et 650 lors de l’ajustement graduation. Entrez respectivement 1000 et 1200 dans la ligne WELT et conservez la ligne ANKLE comme 650 lors du réglage d’ELASTIC MOTORS.
REMARQUE: Les moteurs élastiques pourraient contrôler la tension du fil d’élasthanne. Le CH fabriqué devrait s’assurer que l’étanchéité augmentait graduellement du genou à la cheville. Ici, le nombre de moteur élastique dans la CHEVILLE est fixe (650), tandis que le nombre de moteur élastique dans le WELT est modifié (800, 1000, 1200) pour fabriquer des échantillons de CH avec une étanchéité différente. La graduation pourrait contrôler la taille de la boucle de l’ensemble de l’échantillon de CH. Les boucles plus grandes entraînent généralement un relâchement du CH, tandis que les boucles plus petites génèrent toujours un échantillon de CH serré. Ainsi, nous avons respectivement entré 350, 500 et 650 comme graduation. Enfin, des fichiers de programme avec des moteurs élastiques modifiés et la graduation sont générés.
- Tricot
- Préparez le fil broyé et le fil d’élasthanne sur la machine de fabrication ch.
- Allumez la machine, insérez le disque flash USB et sélectionnez le fichier programme obtenu à l’étape 1.1.3. La machine fabriquera automatiquement l’échantillon CH. Numérotez par ordre alphabétique ces échantillons de A à I.
NOTA : Le tableau 1 présente les paramètres de fabrication de ces échantillons de CH.
2. Mesure directe
NOTA : Tous les échantillons de CH doivent être conditionnés pendant 24 h dans un environnement atmosphérique standard (23 °C, 65 % d’humidité relative [HR]) avant la mesure. Les échantillons de CH sont habillés sur le membre inférieur artificiel pour tester la valeur de pression. Toutes les mesures doivent être effectuées trois fois pour calculer la valeur moyenne et réduire l’erreur.
- Marquez les lignes sur l’échantillon CH.
- Placez un échantillon sur un membre inférieur artificiel.
- Marquez six lignes circulaires, uniformément espacées, sur les pansements d’échantillons de bonneterie comprimés du genou à la cheville. Numérotez ces lignes comme ligne 6, 5, 4.... Ces lignes divisent l’échantillon de CH en cinq parties, comme le montre la figure 1a.
- Mesure de pression
- Pour effectuer une mesure de pression, placez les capteurs de pression d’interface sous la partie 1 de l’échantillon de bonneterie comprimée dans les directions antérieure, postérieure, médiale et latérale.
- Dans le logiciel de mesure, sélectionnez le port série APPROPRIÉ COM et définissez la valeur de seuil minimale sur 0.
- Cliquez sur Démarrer la mesure. Le canal en temps réel 1 ~ 4 affichera les données de pression
- Lorsque la pression est stable, cliquez sur Arrêter la mesure. Le logiciel exportera automatiquement les données de pression.
- Placer les capteurs de presse de l’interface sous d’autres parties de l’échantillon CH et répéter les étapes 2.2.1 à 2.2.4.
- Après la mesure de la pression de l’ensemble de l’échantillon de CH, retirez l’échantillon de CH, puis habillez un autre échantillon de CH sur le membre inférieur artificiel pour préparer la prochaine mesure.
3. Mesure indirecte
REMARQUE: Les expériences ici mesurent les paramètres nécessaires du modèle de cône et de cylindre. Ces paramètres contiennent les paramètres de déformation et de structure du pansement et des échantillons de CH déshabillés, l’épaisseur, la tension. Tous les échantillons de CH doivent être conditionnés pendant 24 h dans un environnement atmosphérique standard (23 °C, 65 % HR) avant la mesure. Toutes les mesures doivent être effectuées trois fois pour calculer la valeur moyenne et réduire l’erreur.
- Mesure des paramètres de structure des échantillons de CH
- Placer un échantillon de CH sur le membre inférieur artificiel.
- Utilisez un ruban à mesurer pour mesurer la longueur totale (L) de l’échantillon.
- Utilisez un verre à pic pour mesurer la densité du parcours et la densité du pays de Galles de chaque partie divisée.
- Mesurer la circonférence (c) de chaque ligne circulaire à l’avec un ruban à mesurer. Ensuite, calculez la circonférence (w) de chaque partie divisée de l’échantillon CH en faisant la moyenne des circonférences (c) des lignes de cercle voisines.
- Lorsque toutes les mesures des paramètres de structure ont été acquises, retirez l’échantillon du membre. Et puis habillez un autre échantillon sur le membre inférieur artificiel pour préparer la prochaine mesure.
- Mesurer la circonférence (c') de chaque ligne circulaire d’un échantillon de CH déshabillé. Ensuite, calculez la circonférence (w') de chaque partie divisée de l’échantillon CH en faisant la moyenne des circonférences des lignes de cercle voisines.
- Mesurer la densité de parcours et la densité du pays de Galles de la même partie divisée de l’échantillon de CH déshabillé.
- Mesure de l’épaisseur
- Lisser un échantillon de bonneterie comprimée sur la table ronde en acier de la jauge d’épaisseur.
- Allumez la jauge d’épaisseur pour laisser un autre rond d’acier tomber lentement pour appuyer sur l’échantillon. L’écran affichera les données d’épaisseur (t).
- Déplacer l’échantillon et répéter les étapes 3.2.1 et 3.2.2 pour tester l’épaisseur d’autres pièces.
- Expérience de traction
- Couper tous les échantillons de CH le long des lignes de cercle marquées.
- Serrez un morceau d’échantillon dans l’instrument d’essai de traction.
- Ouvrez le logiciel pour l’expérience de traction, entrez 5 N comme tension initiale, 60 mm/, min comme vitesse de traction et 200 mm comme longueur de traction initiale. Conservez la configuration par défaut pour les autres champs.
- Lorsque tous les paramètres de mesure ont été définis, cliquez sur DÉMARRER pour exécuter automatiquement l’expérience de traction. L’ordinateur exportera le stress et la pression en temps réel sur l’écran. L’expérience de traction s’arrête automatiquement lorsque la pièce CH est cassée.
- Remplacer ensuite le morceau d’échantillon cassé par un nouveau morceau d’échantillon pour la prochaine série d’essais et répéter les étapes 3.3.3 à 3.3.4.
4. Calcul théorique
NOTA: Le modèle de cylindre et le modèle de cône sont utilisés dans la mesure indirecte pour calculer la pression exercée. Chaque échantillon de CH est séparé en cinq parties du genou à la cheville. Dans le modèle de cylindre, les membres humains sont décrits comme un cylindre avec un rayon constant tandis que le rayon du membre est variable dans le modèle de cône. Les diagrammes schématiques sont illustrés à la figure 1b et à la figure 1c. Toutes les étapes de calcul sont effectuées dans Matlab 2018a et le programme de calcul se trouve dans le fichier de codage supplémentaire.
- Modèle de cylindre
- D’après les résultats mesurés obtenus à l’étape 3.1.3−3.1.5, calculer la différence de circonférence(D)entre le CH habillé et le CH déshabillé à l’aide de l’équation suivante:
où i est le nombre de pièces CH séparées par des lignes circulaires marquées. Il est numéroté en fonction du numéro de la ligne circulaire. - Ajuster la courbe contrainte-déformation obtenue à l’étape 3.3.4 à l’aide d’une équation linéaire appropriée. La pente de l’équation linéaire est le module de traction E.
- Calculer la tension dans le pansement CH(T)en utilisant l’équation suivante:
NOTA : Le tableau 1 supplémentaire affiche le module de traction d’origine E obtenu et la tension T. - Sur la base du modèle de cylindre et de l’hypothèse de paroi mince15,exprimer la pression exercée par la pièce CH i comme suit:
où r est le rayon de la partie divisée et est égal à
, t est l’épaisseur de l’échantillon de CH, et T est la tension calculée à partir de l’étape 4.1.3. - Calculer toute la pression exercée par les pièces de CH en suivant les étapes 4.1.1 à 4.1.4.
- D’après les résultats mesurés obtenus à l’étape 3.1.3−3.1.5, calculer la différence de circonférence(D)entre le CH habillé et le CH déshabillé à l’aide de l’équation suivante:
- Modèle de cône
- Calculer la pression exercée de la pièce CH i par l’équation suivante14:
où rc est le rayon de la ligne circulaire et est égal à , T est la tension calculée à
partir de l’étape 4.1.3, l est la longueur de chaque pièce divisée et peut être calculée par l = L/5 (ici, L est mesuré suivant l’étape 3.1.2).
- Calculer la pression exercée de la pièce CH i par l’équation suivante14:
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Résultats
La densité de parcours augmente progressivement du genou à la cheville dans la figure 2a. Cela s’explique par l’influence du moteur élastique. Du genou à la cheville, le moteur élastique accru génère progressivement une tension croissante de la partie 5 à la partie 1 dans le processus de fabrication du CH. Ainsi, l’échantillon de CH est progressivement percé et le nombre de boucles par cm est augmenté dans le sens du parcours. Les lignées expérimentales de la figure 2b
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Discussion
Dans cette étude, nous fournissons deux méthodes pour mesurer la pression exercée des échantillons de CH et ces méthodes peuvent être employées pour mesurer la pression exercée d’autre pansement de vêtement sur la peau. Dans la méthode directe, l’échantillon de CH est habillé sur le membre inférieur artificiel et le capteur d’interface est placé sous l’échantillon de CH. La valeur de pression peut être affichée à l’écran à l’aide d’un logiciel de collecte de données. Pour comparer avec la méthode directe, nous fournisson...
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Les auteurs divulguent avoir reçu le soutien financier suivant pour la recherche, la paternité et /ou la publication de cet article: National Key R&D Program of China, Grants No. 2018YFC2000900, National Natural Science Foundation of China, Grants No. 11802171, Program for Professor of Special Appointment (Eastern Scholar) at Shanghai Institutions of Higher Learning, et the Talent Program of Shanghai University of Engineering Science.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Membre inférieur artificiel | Dayuan, Laizhou Electron Instrument Co., Ltd. | YG065C | Utilisé pour mesurer la résistance des bas. La norme d’essai en vigueur est la norme ISO 13934-1-2013, définie dans la section 3.3 |
| Machine de fabrication CH | Hongda, Co., Ltd. | YG14N | Utilisé pour mesurer l’épaisseur des bas, la norme d’essai est ISO 5084:1996, comme indiqué dans la section 3.2 |
| MathWorks, Co., Ltd. | 2018a | Utilisé pour calculer la pression, mentionné dans la section 4. | |
| Capteurs de pression à interface FlexiForce | Qile, Co., Ltd. | Y115B | Il est composé d’une loupe avec une règle fixe. Utilisé pour compter le nombre de boucles par cm dans l’habitat naturel fabriqué, il a été mesuré dans les sections 3.1.3 et 3.1.7. |
| Logiciel de mesure FlexiForce | Santoni, Co., Ltd. | GOAL 615MP | Utilisé pour la fabrication de bas, il a été décrit dans la section 1.2 |
| Fil de fond | Santoni, Co., Ltd. | Il s’agit d’une sorte de fil recouvert composé de 80 % de caoutchouc et de 20 % de viscose, comme indiqué dans la section 1.2.1 | |
| du logiciel Matlab | Santoni, Co., Ltd. | Il s’agit d’une sorte de fil recouvert composé de 30 % de polyamide et de 70 % de coton, comme indiqué à la section 1.2.1 | |
| Instrument d’essai mécanique et logiciel | Santoni, Co., Ltd. | OBJECTIF 615MP | Utilisé pour la programmation des paramètres de fabrication, il est indiqué dans la section.1.1 |
| Verre de choix | Shenmei, Inc. | F002 | Une femelle artificielle standard de 160 cm de hauteur. La taille a été comparée à la norme chinoise GB 10000-1988. Le femal artificiel a été fabriqué en contreplaqué renforcé de verre et recouvert de tissu. Mentionné dans la section 2.1. |
| STAT-Ds 615 MP logiciel de stockage | Tekscan, Inc. | A201 | Utilisé pour la mesure de la pression sur la peau, il a été décrit au point 2.2.1 |
| Mesureur d’épaisseur | Weike, Co., Ltd. | 1lbs | Utilisé pour enregistrer la pression, mesuré dans les sections 2.2.2-2.2.4. |
Références
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Réimpressions et autorisations
