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方法論記事

圧縮基圧の作製と下肢の圧力特性の測定

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DOI：

10.3791/60852

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2020年5月27日

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1School of Fashion Engineering, Shanghai University of Engineering Science, 2Textile Industrial Key Laboratory of Ergonomics and Functional Clothing, Shanghai University of Engineering Science, 3Sino-British Joint Lab for Smart Sportswear, Shanghai University of Engineering Science, 4College of Textiles, Donghua University

この記事について

サマリー

本稿では、直接的および間接的な方法を用いて圧縮された靴下の製造、構造および圧力測定を報告する。

要約

本稿では、直接および間接法を用いて圧縮ホースの圧力特性測定を報告する。直接方式では、インターフェースセンサーを使用して下肢に与える圧力値を測定します。間接法では、円錐と円柱モデルで指定された必要なパラメータをテストして圧力値を計算します。必要なパラメータには、コース密度、ウェールズ密度、円周、長さ、厚さ、張力、圧縮ホースの変形が含まれます。直接法の結果と比較して、間接法の円錐モデルは、円錐モデルが膝から足首までの下肢の半径の変化を考慮するため、圧力値の計算に適しています。この測定に基づいて、製造、構造、圧力の関係を、本研究でさらに調査する。私たちは、卒業がウェールズの密度を変えることができる主な影響であることがわかります。一方、弾性モーターは、コース密度とストッキングの円周に直接影響を与えます。当社の報告された作業は、製造構造と圧力関係と徐々に圧縮された靴下の設計ガイドを提供します。

概要

圧縮靴下(CH)は下肢に圧力を与える。皮膚を押し、さらに静脈半径を変化させることができます。したがって、静脈血流速度は、患者が圧縮靴下に身を包むときに上昇する。CHおよび他の圧縮された衣服は下肢1、2、3、4の静脈循環を改善することができる。治療性能はCH5の圧力特性に依存していた。原料やCH構造がCH圧力特性に大きな影響を与えていると広く信じられていた。CHのエラスタン糸は、主にいくつかの公表された研究に従って圧力特性を担当しました 6.例えば、Chattopadhyay7は、エラスタン糸の供給テンションを調整することによって、編まれた円形ストレッチ生地の圧力特性を報告した。さらに、オズバラクタル8はまた、CHの拡張性が低下する一方でエラスタン糸の密度が増加したと判断した。また、ループ長さ9、編みパターン9、および糸7、10の線形密度も圧力特性に及ぼす影響を示した。

CHの「ラプラスの法則」の圧力特性の生成機構を検査する数値モデルを提示し、圧力値を予測するために使用した。トーマス11 は、圧力、緊張、体の四肢の大きさを組み合わせることによって、圧力予測にラプラスの法則を導入しました。同様の研究もマクレウスカ12によって報告されました.ファブリックによって加えられた圧力値を正確に予測するために、適合応力歪み方程式とラプラスの法則で構成された半経験的方程式を提示した。さらに、ヤングの係数は、CHの伸びを記述するためにLeung13 によって提示されました。

上記の数値研究は、CH厚14の無知による実験結果の逸脱を示した。さらに、一部の研究者は、ラプラスの法則に関与する架空の円柱は、太ももの下肢から足首までの半径が一定ではないが、徐々に減少するため、体の手足を記述することは不適切であると考えていた。厚い円筒理論とラプラスの法則を組み合わせることにより、Dale14とAl Khaburi15、16はそれぞれ複数の層を有するCHによって加えられる圧力を調査するための数値モデルを提案した。シッカ17は、太もものから足首までの半径が徐々に減少した新しい円錐モデルを発表した。

CHに固有の圧力特性は、以前の研究の実験用のCHsのほとんどが通常商業的に購入されていたため、定量的に研究することは困難であった。パターン、糸、原料などの影響は制御不能であった。したがって、本研究では、実験的なCHを、家の中で制御的に製造した。また、この研究では、圧力特性を測定するための直接的方法と間接法を含む2つの方法を提供することを目的としています。直接方式では、皮膚と繊維の間にインターフェースセンサー(材料表)を配置し、圧力値を直接測定します。一方、間接法では、人工下肢上のCHサンプルドレッシングの張力およびいくつかの構造パラメータがまず測定される。その結果は円錐モデルと円柱モデルに代入され、圧力値が計算されます。2つの方法の結果として得られた圧力値は対比され、より適切なモデルを見つけるために分析される。提示された方法は、圧縮された衣服によって加えられる圧力の実験的測定に関する指針を提供する。

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プロトコル

1. CHの製作

  1. プログラミング
    1. STAT-Ds 615 MPストッキングソフトウェアを開き、 プレーンファブリック を選択して新しい靴下の構造を作成します。
    2. ダブル ウェルト1フィード、 パターンなし転送、 ダブルウェルト1フィードからのプレーンメディカルレッグ、 プレーンメディカルレッグからのヒールの開始、 かかととプレーンな医療足の端、 平らな足1fからつま先を始める、 ロッソとクリップ付きのプレーンつま先、 回転装置なしの靴下のリリース、靴下 の終わり。 OK ボタンを押して靴下のデザインを完成させます。
    3. 「ニードル」に「200」を選択し、プログラムファイルをUSBフラッシュディスクにエクスポートします。
    4. 製造パラメータを変更するにはクエーサーに切り替え、新しいウィンドウを開くには、卒業行の任意の青いボタンをクリックします。異なる構造で CH を製造するには、円柱 S列とE列に500を入力し、[OK] をクリックしてセットアップを完了します。
    5. ELASTIC MOTORS行の青いボタンのいずれかをクリックして新しいウィンドウを開き、WELT行とシリンダ S列とE列に800と入力します。[医療用脚] 行で、S列に800、列Eに650と入力します。次に、アンクル行とS列とE列に650と入力し、「OK」をクリックしてセットアップを完了します。
    6. 手順 1.1.4 と 1.1.5 を繰り返します。卒業を調整する場合は、それぞれ350と650と入力します。WELT行にそれぞれ1000と1200と入力し、弾性モーターを調整する際に足首行を650として保持します。
      注意:弾性モーターはエラスタン糸のテンションを制御することができます。製造されたCHは、膝から足首に徐々に緊張が高まることを確認する必要があります。ここで、 足首 の弾性モータ数は固定(650)、 一方でWELT の弾性モータ数(800、1000、1200)は異なる密着性を有するCHサンプルを製造する。卒業はCHサンプル全体のループサイズを制御することができます。大きなループは通常、CHを緩くし、小さなループは常にタイトなCHサンプルを生成します。このように、卒業式としてそれぞれ350、500、および650を入力する。最後に、弾性モーターと卒業を変更したプログラムファイルが生成されます。
  2. 編み物
    1. CH製造機でアース糸とエラスタン糸を準備します。
    2. マシンの電源を入れ、USBフラッシュディスクを挿入し、ステップ1.1.3から取得したプログラムファイルを選択します。機械はCHサンプルを自動的に製造する。これらのサンプルを A から I にアルファベット順に番号を付ける。
      注: 表 1 に、これらの CH サンプルの製造パラメータを示します。

2. 直接測定

注:測定前に、すべてのCHサンプルは、標準の大気環境(23°C、65%相対湿度[RH])で24時間調整する必要があります。CHサンプルは、圧力値をテストするために人工下肢に身を包みます。すべての測定は、平均値を計算し、誤差を減少させるために3回実行する必要があります。

  1. CH サンプルの行に印を付けます。
    1. 人工下肢にサンプルを置きます。
    2. 膝から足首までの圧縮靴下サンプルドレッシングの6本の、均等に間隔をあけた円の線をマークします。これらの行に 6 行、5 行目、4.. 図 1aに示すように、これらの線は CH サンプルを 5 つの部分に分割します。
  2. 圧力測定
    1. 圧力測定を行うために、インターフェイス圧力センサを圧縮ホースサンプルのパート1の下に、前方向、後部、内側、および横方向に配置します。
    2. 測定ソフトウェアで、適切なシリアルポート COM を選択し、最小しきい値を 0に設定します。
    3. [ 計測の開始] をクリックします。リアルタイムチャンネル1~4は圧力データを表示します
    4. 圧力が安定したら、[ 測定の停止] をクリックします。ソフトウェアは自動的に圧力データをエクスポートします。
    5. CH サンプルの他の部分の下にインターフェイス プレス センサーを配置し、手順 2.2.1~2.2.4 を繰り返します。
  3. CHサンプル全体の圧力測定後、CHサンプルを取り外し、次の測定に備えて人工下肢に別のCHサンプルを着用します。

3. 間接測定

注: ここでの実験では、円錐と円柱モデルの必要なパラメータを測定します。これらのパラメータは、ドレッシングと脱整脱したCHサンプルの変形および構造パラメータ、厚さ、張力を含みます。測定前に、すべてのCHサンプルを標準大気環境(23°C、65%RH)で24時間調整する必要があります。すべての測定は、平均値を計算し、誤差を減少させるために3回実行する必要があります。

  1. CHサンプルの構造パラメータ測定
    1. 人工下肢にCHサンプルを置きます。
    2. 測定用テープを使用して、サンプルの全長(L)を測定します。
    3. ピックグラスを使用して、各分割部品のコース密度とウェールズ密度を測定します。
    4. 各円線の円周(c)を測定テープで測定します。次に、隣接する円線の円周(c)を平均化して、CHサンプルの各分割部分の円周(w)を計算する。
    5. すべての構造パラメータ測定値が取得されたら、四肢からサンプルを取り除きます。そして、次の測定の準備のために人工下肢に別のサンプルを着せてください。
    6. 服を着ていないCHサンプルの各円線の円周(c')を測定します。次に、隣接する円線の円周を平均化して、CHサンプルの各分割部分の円周(w')を計算します。
    7. 脱衣されたCHサンプルの同じ分割部分のコース密度とウェールズ密度を測定します。
  2. 厚さ測定
    1. 厚さゲージの鋼丸いテーブルに圧縮された靴下のサンプルを滑らかにします。
    2. 厚さゲージをオンにして、別の鋼丸がゆっくりと落下してサンプルピースに押し込みます。画面に厚さデータ(t)が表示されます。
    3. サンプルを移動し、ステップ 3.2.1 と 3.2.2 を繰り返して、他の部品の厚さをテストします。
  3. 引張実験
    1. マークされた円線に沿ってすべての CH サンプルを切り取ります。
    2. サンプルの1個を引張試験装置にクランプします。
    3. 引張実験用のソフトウェアを開き、最初の張力として5 N、引張速度として60mm/,min、最初の引張長さとして200mmを入力します。他のフィールドの既定の設定をそのまま使用します。
    4. すべての測定パラメータが設定されたら 、[START] をクリックして、引張り実験を自動的に実行します。コンピュータは、画面上のリアルタイムのストレスと歪みをエクスポートします。CHピースが壊れると、引張り実験は自動的に停止します。
    5. 次に、サンプルの破れた部分を新しいサンプルピースに置き換え、次のテストのラウンドを行い、手順 3.3.3-3.3.4 を繰り返します。

4. 理論計算

注: 円柱モデルと円錐モデルは、圧力を計算するために間接測定に使用されます。各CHサンプルは膝から足首まで5つの部分に分かれています。円柱モデルでは、人間の四肢は一定の半径を持つ円柱として記述され、円錐モデルでは四肢の半径が可変です。スケマティック ダイアグラムは図 1b および 図 1cに示されています。すべての計算手順は Matlab 2018a で実行され、計算プログラムは 補足コーディング ファイルで見つけることができます。

  1. シリンダーモデル
    1. ステップ 3.1.3-3.1.5 から得られた測定結果に従って、次の式を使用して、服を着た CH と服を脱いだ CH との円周差(D)を計算します。
      figure-protocol-1
      ここで、iはマークされた円線で区切られた CH 部分の数です。円の行番号に従って番号が付けられています。
    2. 適切な線形方程式を使用して、ステップ 3.3.4 で得られた応力-ひずみ曲線を適合させます。線形方程式の傾きは引張弾性率 Eである。
    3. 式を使用してドレッシングCH(T)の張力を計算します。
      figure-protocol-2
      注: 補足表1 は、取得した元の引張弾性率 E とテンション Tを表示します。
    4. シリンダーモデルと薄壁前提15に基づいて、CHピース i の加圧を次のように表現します。
      figure-protocol-3
      ここで rは分割された部分の半径で figure-protocol-4 、tは CH サンプルの厚さ、Tはステップ 4.1.3 から計算された張力です。
    5. ステップ 4.1.1-4.1.4 に続く CH ピースの全ての圧力を計算します。
  2. コーンモデル
    1. CHピース i の加圧を次の式14で計算します。
      figure-protocol-5
      ここで 、rc は円の半径であり、次の値に等しい figure-protocol-6 が 、T はステップ4.1.3から計算される張力であり 、l は各分割片の長さであり 、l = L/5 で計算することができる(ここでは 、L はステップ3.1.2に続いて測定される)。

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結果

コース密度は 、図2aの膝から足首まで徐々に増加する。これは弾性モーターの影響によって説明される。膝から足首まで、増加した弾性モーターは、CH製造工程において、パート5からパート1への緊張を徐々に増加させる。これにより、CHサンプルは徐々にフラッピングされ、1cm当たりのループ数はコース方向に増加する。 図2b の実験ラインは、ABC、DEF、GHIの3つのグループに分けることができる。グループABCは最も小さい卒業値で製造され、最も高いウェールズ密度を得るが、グループGHIは最大の卒業値によって産生され、最も低いウェールズ密度を得る。製造プロセスでは、卒業は針の沈む深さに影響を与えます。沈み深度が大きいほど長いループが生成され、長さ方向に沿った cm あたりのループ数は減少します。したがって、最高の卒業値で製造されたCHサンプルは、ウェールズ密度が最も低く、その逆も示しています。 図2c 及び 図2dは

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ディスカッション

本研究では、CHサンプルの加圧を測定する2つの方法を提供し、これらの方法を使用して、皮膚上の他の衣服ドレッシングの加圧を測定することができる。直接方式では、CHサンプルは人工下肢に身を包み、インターフェースセンサーはCHサンプルの下に置かれる。圧力値は、データ収集ソフトウェアを使用して画面に表示できます。ダイレクトメソッドと比較するために、間接法も提供します。圧力を計算するために、円柱モデルと円錐モデルを含む2つの理論が採用されています。圧力分布を得るために、CHサンプルは6本の等間隔の円線をマークして5つの部分に分かれています(図1a)。コース密度、ウェールズ密度、長さ、円周、厚さなどの必要な構造パラメータは、人工下肢に身を包んだ各CH部分と、服を脱いだ各CH部分で測定されます。引張弾性率分布を得るために、CHサンプルは円線に沿って5つに切断され、各部分は引張り実験で破られるまで引張り実験で引き伸ばされます。引張弾性率と構造パラメータを組み合わせることで、円錐モデルと円柱モデルによって計算される圧力値が提供されます。

ま...

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開示事項

著者らは開示するものは何もない。

謝辞

著者らは、中国の研究、著者、および/またはこの記事の出版に対する次の財政支援の受領を開示する:中国の国家主要研究開発プログラム、中国国立自然科学財団第2018YFC2000900、中国国立自然科学財団、グランツNo.11802171、上海高等教育研究所特別任命(東部学者)プログラム、上海理科大学のタレントプログラム。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
人工下肢大園、莱州電子計器有限公司YG065Cストッキングの強度測定に使用します。採用試験規格はISO 13934-1-2013であり、セクション3.3
CH製造機Hongda、Co.、LtdYG14Nは、試験規格ISO 5084:1996であり、これをセクション3.2
エラスタン糸MathWorks、Co.、Ltd.2018a圧力の計算に使用され、セクション4でこれについて言及しました。
FlexiForceインターフェース圧力センサQile, Co., Ltd.Y115B固定定規付きの虫眼鏡で構成されています。製造されたCHのcmあたりのループ数を数えるために使用され、これをsction 3.1.3および3.1.7で測定しました。
FlexiForce測定ソフトウェアSantoni, Co., Ltd.GOAL 615MPストッキングの製造に使用され、これをセクション 1.2
グラウンド ヤーンSantoni, Co., Ltd.これは、80%のゴムと20%のビスコースで構成されている被覆糸の一種で、セクション1.2.1
MatlabソフトウェアSantoni、Co.、Ltdこれは、30%のポリアミドと70%の綿で構成されている被覆糸の一種で、セクション1.2.1
機械試験装置およびソフトウェアサントーニ社GOAL 615MP製造パラメータのプログラミングに使用され、これをセクション1.1
Pick glassShenmei, Inc.F002身長160cmの標準的な人工女性。サイズは中国規格GB 10000-1988と同調しました。人工の女性骨はガラス強化合板で作られ、布で覆われていました。これについてはセクション 2.1 で述べました。
STAT-Ds 615 MPストッキングソフトウェアTekscan, Inc.A201皮膚への圧力を測定するために使用され、これをセクション 2.2.1
厚さ計Weike, Co., Ltd.1ポンドは、セクション2.2.2-2.2.4でこれをmetioned。
.でこれをmetioned。ストッキングの厚さを測定するために使用されるでmetionedです。 で測定しました。.でこれをmetionedです。でこれをmetionedです。圧力を記録するために使用される

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