Dit artikel rapporteert fabricage, structuur en drukmeting van gecomprimeerde kousen door gebruik te maken van directe en indirecte methoden.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Fabricage van gecomprimeerde kousen en meting van de drukkarakteristiek uitgeoefend op de onderste ledematen
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Dit artikel rapporteert de drukkarakteristiekmeting van gecomprimeerde kousen via directe en indirecte methoden. Bij de directe methode wordt een interfacesensor gebruikt om de drukwaarde op de onderste ledematen te meten. In de indirecte methode worden de noodzakelijke parameters genoemd door het kegel- en cilindermodel getest om de drukwaarde te berekenen. De noodzakelijke parameters omvatten cursusdichtheid, walesdichtheid, omtrek, lengte, dikte, spanning en vervorming van de samengeperste kousen. In vergelijking met de resultaten van de directe methode is het kegelmodel in de indirecte methode meer geschikt voor het berekenen van de drukwaarde omdat het kegelmodel rekening houdt met de verandering in straal van de onderste ledemaat van de knie naar de enkel. Op basis van deze meting wordt de relatie tussen fabricage, structuur en druk verder onderzocht in deze studie. We vinden dat afstuderen de belangrijkste invloed is die de dichtheid van Wales kan veranderen. Aan de andere kant beïnvloeden elastische motoren direct de koersdichtheid en de omtrek van de kousen. Ons gerapporteerde werk biedt de fabricage-structuur-druk relatie en een ontwerpgids voor geleidelijk gecomprimeerde kousen.
Inleiding
Gecomprimeerde kousen (CH) zorgen voor druk op de onderste ledemaat. Het kan de huid drukken en de aderradius verder veranderen. Zo wordt de veneuze bloedstroomsnelheid verhoogd wanneer de patiënt gekleed is in gecomprimeerde kousen. CH en andere samengeperste kledingstukken kunnen de veneuze circulatie in de onderste ledematen verbeteren1,2,3,4. De therapeutische prestaties waren afhankelijk van de drukkenmerken van ch5. Algemeen werd aangenomen dat grondstoffen en CH-structuur een grote invloed hebben op de drukeigenschappen van CH. Elastaangaren in CH was volgens sommige gepubliceerde onderzoeken in de eerste plaats verantwoordelijk voor de drukkenmerken6. Chattopadhyay7 rapporteerde bijvoorbeeld de drukkenmerken van gebreide cirkelvormige stretchstoffen door de voedingsspanning van elastaangaren aan te passen. Bovendien bepaalde Ozbayraktar8 ook dat de dichtheid van elastaangaren toenam terwijl de uitbreidbaarheid van CH afnam. Bovendien vertoonden luslengte9,gebreid patroon9en lineaire dichtheid van de garens7,10 ook de effecten op de drukkenmerken.
Een numeriek model werd gepresenteerd om het opwekkingsmechanisme van de drukkenmerken van de CH te inspecteren. De wet van Laplace werd gebruikt voor het voorspellen van de drukwaarden. Thomas11 introduceerde de wet van Laplace in drukvoorspelling door druk, spanning en lichaamsmaat te combineren. Soortgelijke werkzaamheden werden ook gemeld door Maklewska12. Om de drukwaarden van het weefsel nauwkeurig te voorspellen, presenteerden ze een semi-empirische vergelijking die was samengesteld uit de aangesloten stress-spanningsvergelijking en de wet van Laplace. Bovendien werd Young's modulus gepresenteerd door Leung13 om de verlenging van de CH te beschrijven.
De bovengenoemde numerieke studies toonden afwijkende experimentele resultaten aan als gevolg van onwetendheid over de CH-dikte14. Bovendien geloofden sommige onderzoekers dat de hypothetische cilinder die betrokken was bij de wet van Laplace ongepast was om de lichaamspoten te beschrijven omdat de straal van de onderste ledematen van de dij tot de enkel niet constant is, maar geleidelijk afneemt. Door de dikke cilindertheorie en de wet van Laplace te combineren, stelden Dale14 en Al Khaburi15,16 respectievelijk numerieke modellen voor om de druk van de CH met meerdere lagen te onderzoeken. Sikka17 presenteerde een nieuw kegelmodel met een geleidelijk verminderde radius van de dij tot de enkel.
De drukkenmerken die inherent zijn aan CH waren moeilijk kwantitatief te bestuderen omdat de meeste experimentele CH's in eerdere studies meestal commercieel werden gekocht. De invloeden zoals patroon, garen, grondstof waren oncontroleerbaar. Daarom werden in deze studie de experimentele CH's in eigen huis vervaardigd. Bovendien beoogt deze studie twee methoden te bieden die directe methode en indirecte methode inhouden om de drukkenmerken te meten. Bij de directe methode wordt een interfacesensor (Tabel van materialen) tussen de huid en textiel geplaatst om de drukwaarde direct te meten. Aan de andere kant worden in de indirecte methode eerst de spanning en enkele structuurparameters van het CH-monsterverband op de kunstmatige onderste ledemaat gemeten. Vervolgens worden de resultaten vervangen door het kegelmodel en het cilindermodel om de drukwaarde te berekenen. De drukwaarden die als gevolg van de twee methoden worden verkregen, worden tegenovergecontrast en geanalyseerd om een geschikter model te vinden. De gepresenteerde methoden bieden een leidraad voor de experimentele meting van de druk die door het samengeperste kledingstuk wordt uitgeoefend.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Fabricage van CH
- Programmeren
- Open de STAT-Ds 615 MP koussoftware en selecteer Plain fabric om een nieuwe sokconstructie te maken.
- Selecteer de volgende inhoud in volgorde: Dubbele welt 1 feed, Transfer zonder patroon, Plain medical leg van double welt 1 feed, Begin hiel van gewoon medisch been, Einde van hiel en gewone medische voet, Begin teen van gewone voet 1f, Gewone teen met rosso en clip, Sok release zonder draaiapparaat,en Einde van de sok. Druk op de OK-knop om het sokontwerp te voltooien.
- Selecteer 200 voor de naald en exporteer het programmabestand naar een USB-flashschijf.
- Schakel over naar Quasar om de fabricageparameters te wijzigen en klik op een blauwe knop in de rij GRADUATION om een nieuw venster te openen. Voor het fabriceren van de CH met een andere structuur voert u 500 in de kolommen Cilinder S en E in en klikt u op OK om de installatie te voltooien.
- Klik op een van de blauwe knoppen in de rij ELASTIC MOTORS om een nieuw venster te openen en voer 800 in de WELT-rijen en de kolommen Cylinder S en E in. Voer in de rij Medische benen 800 in de kolom S en 650 in kolom Ein. Voer vervolgens 650 in de enkelrij en de kolom S en E in en klik op OK om de installatie te voltooien.
- Herhaal stap 1.1.4 en 1.1.5. Voer respectievelijk 350 en 650 in bij het aanpassen van GRADUATIE. Voer respectievelijk 1000 en 1200 in de WELT-rij in en houd de ENKEL-rij als 650 bij het afstellen van ELASTISCHE MOTOREN.
OPMERKING: De elastische motoren kunnen de spanning van het elastaangaren regelen. Gefabriceerde CH moet ervoor zorgen dat de dichtheid geleidelijk toeneemt van knie tot enkel. Hier is het elastische motornummer in de ENKEL bevestigd (650), terwijl het elastische motornummer in de WELT wordt gewijzigd (800, 1000, 1200) om CH-monsters met verschillende dichtheid te fabriceren. De graduatie kan de lusgrootte van het hele CH-monster bepalen. Grotere lussen resulteren meestal in lossere CH, terwijl kleinere lussen altijd een strak CH-monster genereren. Zo voeren we respectievelijk 350, 500 en 650 in als eindexamen. Ten slotte worden programmabestanden met gewijzigde elastische motoren en graduatie gegenereerd.
- Breiwerk
- Bereid het gemalen garen en elastaangaren voor op de CH-fabricagemachine.
- Schakel het apparaat in, plaats de USB-flashschijf en selecteer het programmabestand dat is verkregen uit stap 1.1.3. De machine fabriceert automatisch het CH-monster. Nummer deze monsters alfabetisch van A tot I.
OPMERKING: Tabel 1 toont de fabricageparameters van deze CH-monsters.
2. Directe meting
OPMERKING: Alle CH-monsters moeten vóór de meting gedurende 24 uur in een standaard atmosferische omgeving (23 °C, 65% relatieve vochtigheid [RH]) worden geconditioneerd. De CH-monsters zijn gekleed op de kunstmatige onderste ledemaat om de drukwaarde te testen. Alle metingen moeten drie keer worden uitgevoerd om de gemiddelde waarde te berekenen en de fout te verminderen.
- Markeer de lijnen op het CH-monster.
- Plaats een monster op een kunstmatige onderste ledemaat.
- Markeer zes, gelijkmatig verdeelde, cirkellijnen op de samengeperste kousenmonsterverbanden van de knie tot de enkel. Nummer deze lijnen als lijn 6, 5, 4.... Deze lijnen verdelen het CH-monster in vijf delen, zoals weergegeven in figuur 1a.
- Drukmeting
- Om een drukmeting uit te voeren, plaatst u de interfacedruksensoren onder deel 1 van het samengeperste kousenmonster in de voorste, achterste, mediale en laterale richtingen.
- Selecteer in de meetsoftware de juiste seriële poort COM en stel de minimumdrempelwaarde in op 0.
- Klik op Meting starten. Real-time kanaal 1 ~ 4 zal de drukgegevens weer te geven
- Wanneer de druk stabiel is, klikt u op Meten stoppen. De software exporteert automatisch de drukgegevens.
- Plaats de interfaceperssensoren onder andere delen van het CH-monster en herhaal stap 2.2.1−2.2.4.
- Verwijder na drukmeting van het hele CH-monster het CH-monster en kleed vervolgens een ander CH-monster aan op de kunstmatige onderste ledemaat om u voor te bereiden op de volgende meting.
3. Indirecte meting
OPMERKING: De experimenten hier meten de benodigde parameters van het kegel- en cilindermodel. Deze parameters bevatten de vervormings- en structuurparameters van het verband en ongeklede CH-monsters, dikte, spanning. Alle CH-monsters moeten vóór de meting gedurende 24 uur in een standaard atmosferische omgeving (23 °C, 65% RV) worden geconditioneerd. Alle metingen moeten drie keer worden uitgevoerd om de gemiddelde waarde te berekenen en de fout te verminderen.
- Structuurparametermeting van CH-monsters
- Plaats een CH-monster op de kunstmatige onderste ledemaat.
- Gebruik een meetlint om de totale lengte (L) van het monster te meten.
- Gebruik een plukglas om de cursusdichtheid en de Wales-dichtheid van elk verdeeld deel te meten.
- Meet de omtrek (c) van elke cirkellijn met meetlint. Bereken vervolgens de omtrek (w) van elk gedeeld deel van het CH-monster door de omtrek (c) van de naburige cirkellijnen te gemiddelden.
- Wanneer alle metingen van de structuurparameter zijn verkregen, verwijdert u het monster uit de ledemaat. En kleed dan nog een monster op de kunstmatige onderste ledemaat om zich voor te bereiden op de volgende meting.
- Meet de omtrek (c') van elke cirkellijn van een ongekleed CH-monster. Bereken vervolgens de omtrek (w') van elk gedeeld deel van het CH-monster door de omtrek van de naburige cirkellijnen te gemiddelden.
- Meet de cursusdichtheid en de walesdichtheid van hetzelfde verdeelde deel van het ongeklede CH-monster.
- Diktemeting
- Strijk een samengeperst kousenmonster glad op de stalen ronde tafel van de diktemeter.
- Schakel de diktemeter in om een ander staal langzaam naar beneden te laten vallen om op het monsterstuk te drukken. Het scherm geeft de diktegegevens (t) weer.
- Verplaats het monster en herhaal stap 3.2.1 en 3.2.2 om de dikte van andere onderdelen te testen.
- Trekproef
- Snijd alle CH-monsters langs de gemarkeerde cirkellijnen.
- Klem een stuk monster in het trekproefinstrument.
- Open de software voor trekproeven, voer 5 N in als beginspanning, 60 mm/min als treksnelheid en 200 mm als beginspanning. Houd de standaardinstellingen voor de andere velden.
- Wanneer alle meetparameters zijn ingesteld, klikt u op START om het trekexperiment automatisch uit te voeren. De computer exporteert realtime stress en belasting op het scherm. Het trekproef stopt automatisch wanneer het CH-stuk wordt gebroken.
- Vervang vervolgens het gebroken stuk monster door een nieuw monsterstuk voor de volgende testronde en herhaal stap 3.3.3−3.3.4.
4. Theoretische berekening
OPMERKING: Het cilindermodel en het kegelmodel worden gebruikt bij de indirecte meting om de uitgeoefende druk te berekenen. Elk CH-monster wordt in vijf delen van de knie tot de enkel gescheiden. In het cilindermodel worden menselijke ledematen beschreven als een cilinder met een constante straal, terwijl de straal van het ledemaat variabel is in het kegelmodel. De schematische diagrammen zijn geïllustreerd in figuur 1b en figuur 1c. Alle rekenstappen worden uitgevoerd in Matlab 2018a en het rekenprogramma is te vinden in het Aanvullende Coderingsbestand.
- Cilinder model
- Bereken volgens de gemeten resultaten van stap 3.1.3−3.1.5 het omtrekverschil (D) tussen de geklede CH en de ongeklede CH met behulp van de volgende vergelijking:
waarbij i het aantal CH-stukken is dat wordt gescheiden door gemarkeerde cirkellijnen. Het is genummerd volgens het cirkellijnnummer. - Pas de spanningsspanningscurve aan die in stap 3.3.4 is verkregen met behulp van een geschikte lineaire vergelijking. De helling van de lineaire vergelijking is de trekmodulus E.
- Bereken de spanning in het verband CH (T) met behulp van de vergelijking:
OPMERKING: Aanvullende tabel 1 toont de verkregen oorspronkelijke trekmodulus E en spanning T. - Gebaseerd op het cilindermodel en de dunne muuraanname15,drukt de uitgeoefende druk van CH stuk i uit als:
waarbij r de straal van het verdeelde deel is en gelijk is aan
, t de dikte van ch-monster is en T de spanning berekend vanaf stap 4.1.3. - Bereken alle uitgeoefende druk van CH-stukken volgens stap 4.1.1−4.1.4.
- Bereken volgens de gemeten resultaten van stap 3.1.3−3.1.5 het omtrekverschil (D) tussen de geklede CH en de ongeklede CH met behulp van de volgende vergelijking:
- Het model van de kegel
- Bereken de uitgeoefende druk van het CH-stuk i met de volgende vergelijking14:
waarbij rc de straal van de cirkellijn is en gelijk is aan
, T is de spanning berekend vanaf stap 4.1.3, l is de lengte van elk gedeeld stuk en kan worden berekend met l = L/5 (hierin wordt L gemeten na stap 3.1.2).
- Bereken de uitgeoefende druk van het CH-stuk i met de volgende vergelijking14:
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De koersdichtheid neemt geleidelijk toe van de knie tot de enkel in figuur 2a. Dit wordt verklaard door de invloed van de elastische motor. Van de knie tot de enkel genereert de verhoogde elastische motor geleidelijk toenemende spanning van deel 5 naar deel 1 in het CH-fabricageproces. Zo wordt het CH-monster geleidelijk gebroed en wordt het lusaantal per cm in de koersrichting verhoogd. De experimentele lijnen in figuur 2b kunnen worden onderverdeeld in drie gr...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
In deze studie bieden we twee methoden om de uitgeoefende druk van CH-monsters te meten en deze methoden kunnen worden gebruikt om de uitgeoefende druk van ander kledingstuk op de huid te meten. Bij de directe methode wordt het CH-monster op de kunstmatige onderste ledemaat gekleed en wordt de interfacesensor onder het CH-monster geplaatst. De drukwaarde kan op het scherm worden weergegeven met behulp van software voor gegevensverzameling. Om te vergelijken met de directe methode leveren wij ook een indirecte methode. Tw...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets bekend te maken.
Dankbetuigingen
De auteurs onthullen de ontvangst van de volgende financiële steun voor het onderzoek, auteurschap en/of publicatie van dit artikel: 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) bij Shanghai Institutions of Higher Learning en het Talent Program van Shanghai University of Engineering Science.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Kunstmatig onderbeen | Dayuan, Laizhou Electron Instrument Co., Ltd. | YG065C | Gebaten voor het meten van de sterkte van kousen. De gebruikte teststandaard is ISO 13934-1-2013, vermeld in sectie 3.3 |
| CH fabricage machine | Hongda, Co., Ltd. | YG14N | Gebaten voor het meten van de dikte van kousen, de teststandaard is ISO 5084:1996, vermeld in sectie 3.2 |
| Elastaan garen | MathWorks, Co., Ltd. | 2018a | Gebaten voor het berekenen van de druk, vermeld in sectie 4. |
| FlexiForce interface druksensoren | Qile, Co., Ltd. | Y115B | Het bestaat uit een vergrootglas met een vaste liniaal. Gebaten voor het tellen van het aantal lussen per cm in de vervaardigde CH, vermeld in sectie 3.1.3 en 3.1.7. |
| FlexiForce meetsoftware | Santoni, Co., Ltd. | GOAL 615MP | Gebaten voor het vervaardigen van kousen, vermeld in sectie 1.2 |
| Grondgaren | Santoni, Co., Ltd. | Het is een soort bedekt garen dat bestaat uit 80% rubber en 20% viscose, vermeld in sectie 1.2.1 | |
| Matlab software | Santoni, Co., Ltd. | Het is een soort bedekt garen dat bestaat uit 30% polyamide en 70% katoen, vermeld in sectie 1.2.1 | |
| Mechanisch testinstrument en software | Santoni, Co., Ltd. | GOAL 615MP | Gebaten voor het programmeren van de fabricageparameters, vermeld in sectie 1.1 |
| Pickglas | Shenmei, Inc. | F002 | Een standaard kunstmatig vrouwtje met een hoogte van 160 cm. De maat was consistent met de Chinese standaard GB 10000-1988. Het kunstmatige vrouwtje werd gemaakt van glasvezelversterkt triplex en bedekt met stof. Vermeld in sectie 2.1. |
| STAT-Ds 615 MP kousensoftware | Tekscan, Inc. | A201 | Gebaten voor het meten van de druk op de huid, vermeld in sectie 2.2.1 |
| Diktemeter | Weike, Co., Ltd. | 1lbs | Gebaten voor het registreren van de druk, vermeld in sectie 2.2.2-2.2.4. |
Referenties
- Partsch, H. The static stiffness index: a simple method to assess the elastic property of vcompression material in vivo. Dermatologic Surgery. 31 (6), 625-630 (2010).
- Dissemond, J., et al. Compression therapy in patients with venous leg ulcers. Journal der Deutschen Dermatologischen Gesellschaft. 14 (11), 1072-1087 (2016).
- Mosti, G., Picerni, P., Partsch, H. Compression stockings with moderate pressure are able to reduce chronic leg oedema. Phlebology. 27 (6), 289-296 (2012).
- Rabe, E., Partsch, H., Hafner, J. Therapy with compression stockings in Germany-Results from the Bonn Vein Studies. Journal der Deutschen Dermatologischen Gesellschaft. 11 (3), 257-261 (2013).
- Liu, R., Lao, T. T., Kwok, Y. L., Li, Y., Ying, M. T. Effects of graduated compression stockings with different pressure profiles on lower-limb venous structures and haemodynamics. Advances in Therapy. 25 (5), 465(2008).
- Bera, M., Chattopadhyay, R., Gupta, D. Influence of linear density of elastic inlay yarn on pressure generation on human body. Journal of Industrial Textiles. 46 (4), 1053-1066 (2016).
- Chattopadhyay, R., Gupta, D., Bera, M. Effect of input tension of inlay yarn on the characteristics of knitted circular stretch fabrics and pressure generation. Journal of Textiles Institute. 103 (6), 636-642 (2012).
- Ozbayraktar, N., Kavusturan, Y. The effects of inlay yarn amount and yarn count on extensibility and bursting strength of compression stockings. Tekstil ve Konfeksiyon. 19 (2), 102-107 (2009).
- Maleki, H., Aghajani, M., Sadeghi, A. H. On the pressure behavior of tubular weft knitted fabrics constructed from textured polyester yarns. Journal of Engineered Fibers & Fabrics. 6 (2), 30-39 (2011).
- Bera, M., Chattopadhyay, R., Gupta, D. Effect of linear density of inlay yarns on structural characteristics of knitted fabric tube and pressure generation on cylinder. Journal of Textiles Institute. 106 (1), 39-46 (2015).
- Thomas, S. The use of the Laplace equation in the calculation of sub-bandage pressure. World Wide Wounds. 3 (1), 21-23 (1980).
- Maklewska, E., Nawrocki, A., Ledwoń, J. Modelling and designing of knitted products used in compressive therapy. Fibres & Textiles in Eastern Europe. 14 (5), 111-113 (2006).
- Leung, W. Y., Yuen, D. W., Shi, S. Q. Pressure prediction model for compression garment design. Journal of Burn Care Research. 31 (5), 716-727 (2010).
- Dale, J. J., et al. Multilayer compression: comparison of four different four-layer bandage systems applied to the leg. European Journal of Vascular & Endovascular Surgery. 27 (1), 94-99 (2004).
- Al-Khaburi, J., Nelson, E. A., Hutchinson, J., Dehghani-Sanij, A. A. Impact of multilayered compression bandages on sub-bandage pressure: a model. Phlebology. 26 (1), 75-83 (2011).
- Al-Khaburi, J., Dehghani-Sanij, A. A., Nelson, E. A., Hutchinson, J. Effect of bandage thickness on interface pressure applied by compression bandages. Medical Engineering & Physics. 34 (3), 378-385 (2012).
- Sikka, M. P., Ghosh, S., Mukhopadhyay, A. Mathematical modeling to predict the sub-bandage pressure on a cone limb for multi-layer bandaging. Medical Engineering & Physics. 38 (9), 917-921 (2016).
- Zhang, L. L., et al. The structure and pressure characteristics of graduated compression stockings: experimental and numerical study. Textile Research Journal. 89 (23-24), 5218-5225 (2019).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
