Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Изготовление прессованных чулочно-хочно-ных изделий и измерение их характеристик давления на нижние конечности

2K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/60852

⸱

27 мая 2020 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

В этой статье сообщается об измерении изготовления, структуры и давления сжатых чулочно-кладовых с использованием прямых и косвенных методов.

Аннотация

В данной статье сообщается об измерении характеристик давления сжатых чулочно-хочно кладовых с помощью прямых и косвенных методов. В прямом методе интерфейсный датчик используется для измерения значения давления, оказываемого на нижние конечности. В косвенном методе для расчета значения давления тестируются необходимые параметры, указанные в модели конуса и цилиндра. Необходимые параметры включают плотность хода, плотность валов, окружность, длину, толщину, натяжение и деформацию сжатых чулочно-носочной части. По сравнению с результатами прямого метода, модель конуса в косвенном методе больше подходит для расчета значения давления, поскольку конусная модель учитывает изменение радиуса нижней конечности от колена до лодыжки. Основываясь на этом измерении, взаимосвязь между изготовлением, структурой и давлением дополнительно исследуется в этом исследовании. Мы находим, что градация является основным влиянием, которое может изменить плотность Уэльса. С другой стороны, упругие моторы напрямую влияют на плотность хода и окружность чулок. Наша отчетная работа обеспечивает соотношение производство-структура-давление и руководство по проектированию постепенно сжимаемых чулочно-ных изделий.

Введение

Сжатые чулочно-носимые изделия (СН) обеспечивают давление на нижнюю конечность. Он может давить на кожу и в дальнейшем изменять радиус вен. Таким образом, скорость венозного кровотока повышается, когда пациент одет в сжатые чулочно-носкетные изделия. CH и другие сжатые предметы одежды могут улучшить венозное кровообращение в нижних конечностях1,2,3,4. Терапевтическая эффективность зависела от характеристик давления CH5. Было широко распространено мнение, что сырье и структура СН оказывают большое влияние на характеристики давления СН. Эластановая пряжа в СН была в первую очередь ответственна за характеристики давления согласно некоторым опубликованным исследованиям6. Например, Chattopadhyay7 сообщил о характеристиках давления трикотажных круговых стрейч-тканей путем регулировки натяжения подачи эластановой пряжи. Кроме того, Ozbayraktar8 также определил, что плотность эластановой пряжи увеличилась, а растяжимость CH уменьшилась. Кроме того, длина петли9,вязаный рисунок9и линейная плотность нитей7,10 также оказывали влияние на характеристики давления.

Для прогнозирования значений давления была представлена численная модель для проверки механизма генерации характеристик давления CH. Для прогнозирования значений давления использовался закон Лапласа. Томас11 ввел закон Лапласа в предсказание давления, объединив давление, напряжение и размер конечностей тела. Аналогичная работа также была сообщена Maklewska12. Чтобы точно предсказать значения давления, оказываемого тканью, они представили полуэмпирическое уравнение, которое состояло из уравнения напряжения-деформации и закона Лапласа. Кроме того, модуль Юнга был представлен Leung13 для описания удлинения CH.

Вышеупомянутые численные исследования показали отклонение экспериментальных результатов из-за незнания толщины СН14. Кроме того, некоторые исследователи полагали, что гипотетический цилиндр, участвующий в законе Лапласа, не подходит для описания конечностей тела, потому что радиус нижних конечностей от бедра до лодыжки не постоянен, а постепенно уменьшается. Объединив теорию толстых цилиндров и закон Лапласа, Дейл14 и Аль Хабури15,16 соответственно предложили численные модели для исследования давления, оказываемого CH с несколькими слоями. Sikka17 представила новую модель конуса с постепенно уменьшаемым радиусом от бедра до лодыжки.

Характеристики давления, присущие СН, было трудно количественно изучить, потому что большинство экспериментальных ХН в предыдущих исследованиях обычно приобретались коммерчески. Такие влияния, как рисунок, пряжа, сырье, были неконтролируемыми. Поэтому в этом исследовании экспериментальные ХГ были контролируемо изготовлены в домашних помещениях. Кроме того, это исследование направлено на предоставление двух методов, включающих прямой метод и косвенный метод для измерения характеристик давления. В прямом методе между кожей и текстилем помещается интерфейсный датчик(Таблица материалов)для непосредственного измерения значения давления. С другой стороны, в косвенном методе сначала измеряются натяжение и некоторые структурные параметры повязки образца CH на искусственной нижней конечности. Затем результаты подставляются в модель конуса и модель цилиндра для расчета значения давления. Значения давления, полученные в результате двух методов, сравниваются и анализируются для поиска более подходящей модели. Представленные методы обеспечивают руководство для экспериментального измерения давления, оказываемого сжатой одеждой.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Изготовление CH

  1. Программирование
    1. Откройте программное обеспечение для чулок STAT-Ds 615 MP и выберите Обычная ткань, чтобы создать новую конструкцию носка.
    2. Выберите следующее содержимое по порядку: Двойной вельт 1 корм, Перенос без рисунка, Гладкая медицинская нога из двойного рубца 1 корма,Начало пятки с гладкой медицинской ноги, Конец пятки и обычная медицинская стопа, Начало носка от простой ноги 1f, Гладкая носка с россо и зажимом, Выпуск носка без поворота устройстваи Конец носка. Нажмите кнопку OK, чтобы завершить дизайн носка.
    3. Выберите 200 для Needle и экспортируйте файл программы на USB-накопитель.
    4. Переключитесь на Quasar, чтобы изменить параметры изготовления, и нажмите любую синюю кнопку в строке GRADUATION, чтобы открыть новое окно. Для изготовления CH с другой структурой введите 500 в столбцы Цилиндр S и E и нажмите OK, чтобы завершить настройку.
    5. Нажмите любую из синих кнопок в строке ELASTIC MOTORS, чтобы открыть новое окно и ввести 800 в строках WELT и столбцах Цилиндр S и E. В строке Медицинские ножки введите 800 в столбце S и 650 в столбце E. Затем введите 650 в строку ANKLE и столбцы S и E и нажмите кнопку ОК, чтобы завершить настройку.
    6. Повторите шаги 1.1.4 и 1.1.5. Соответственно введите 350 и 650 при корректировке GRADUATION. Соответственно введите 1000 и 1200 в ряд WELT и сохраните ряд ANKLE как 650 при регулировке эластичных двигателей.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Упругие двигатели могут контролировать натяжение эластановой пряжи. Изготовленный СН должен гарантировать, что стеснение постепенно увеличивается от колена до лодыжки. Здесь фиксируется номер упругого двигателя в ANKLE (650), в то время как номер упругого двигателя в WELT изменяется (800, 1000, 1200) для изготовления образцов CH с различной герметичностью. Градуировка может контролировать размер петли всей выборки CH. Большие петли обычно приводят к более слабому CH, в то время как меньшие петли всегда генерируют плотный образец CH. Таким образом, мы соответственно вводим 350, 500 и 650 в качестве градуировки. Наконец, генерируются программные файлы с измененными упругими двигателями и градуировкой.
  2. Вязание
    1. Подготовьте молотую пряжу и эластановую пряжу на производственной машине CH.
    2. Включите устройство, вставьте USB-накопитель и выберите программный файл, полученный из шага 1.1.3. Машина автоматически изготовит образец CH. В алфавитном порядке пронумеруют эти образцы от А до I.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В таблице 1 показаны параметры изготовления этих образцов CH.

2. Прямое измерение

ПРИМЕЧАНИЕ: Все образцы CH должны быть кондиционированы в течение 24 ч в стандартной атмосферной среде (23°C, относительная влажность 65% [RH]) перед измерением. Образцы CH одеваются на протезе нижней конечности для проверки значения давления. Все измерения должны быть выполнены три раза, чтобы рассчитать среднее значение и уменьшить погрешность.

  1. Отметьте линии на образце CH.
    1. Поместите образец на искусственную нижнюю конечность.
    2. Отметьте шесть, равномерно расположенных, линий круга на сжатом чулочно-носочном образце повязки от колена до лодыжки. Пронумеруйте эти строки как строки 6, 5, 4.... Эти линии делят образец CH на пять частей, как показано на рисунке 1a.
  2. Измерение давления
    1. Для измерения давления поместите датчики давления интерфейса под часть 1 образца сжатого чулочно-носочного изделия в переднем, заднем, медиаальном и боковом направлениях.
    2. В измерительном программном обеспечении выберите соответствующий последовательный порт COM и установите минимальное пороговое значение 0.
    3. Нажмите кнопку Начать измерение. Канал в реальном времени 1 ~ 4 будет отображать данные о давлении
    4. Когда давление стабилизируется, нажмите кнопку Остановить измерение. Программное обеспечение автоматически экспортирует данные о давлении.
    5. Поместите датчики интерфейсного пресса под другие части образца CH и повторите шаги 2.2.1−2.2.4.
  3. После измерения давления всего образца CH удалите образец CH, а затем оденьте еще один образец CH на искусственную нижнюю конечность, чтобы подготовиться к следующему измерению.

3. Косвенное измерение

ПРИМЕЧАНИЕ: Эксперименты здесь измеряют необходимые параметры модели конуса и цилиндра. Эти параметры содержат деформационные и структурные параметры повязочно-раздетых образцов СН, толщину, натяжение. Все образцы CH должны быть кондиционированы в течение 24 ч в стандартной атмосферной среде (23 °C, 65% RH) перед измерением. Все измерения должны быть выполнены три раза, чтобы рассчитать среднее значение и уменьшить погрешность.

  1. Измерение параметров структуры образцов СН
    1. Поместите образец CH на искусственную нижнюю конечность.
    2. Используйте измерительную ленту для измерения общей длины (L) образца.
    3. Используйте стакан для измерения плотности курса и плотности Уэльса каждой разделенной части.
    4. Измерьте окружность (c) каждой линии круга с помощью измерительной ленты. Затем рассчитайте окружность (w) каждой разделенной части образца CH путем усреднения окружности (c) соседних окружных линий.
    5. Когда все измерения параметров структуры будут получены, извлеките образец из конечности. А затем оденьте еще один образец на протезе нижней конечности, чтобы подготовиться к следующему измерению.
    6. Измерьте окружность (c') каждой линии окружности раздетого образца CH. Затем рассчитайте окружность (w') каждой разделенной части образца CH путем усреднения окружности соседних окружных линий.
    7. Измерьте плотность курса и плотность уэльса той же разделенной части раздетого образца CH.
  2. Измерение толщины
    1. Сгладьте сжатый образец чулочно-ногочного клада на стальной круглый стол толщиномера.
    2. Включите толщиномер, чтобы другой стальной снаряд медленно упал вниз, чтобы надавить на образец образца. На экране отобразятся данные о толщине (t).
    3. Переместите образец и повторите шаги 3.2.1 и 3.2.2 для проверки толщины других деталей.
  3. Эксперимент с растяжим
    1. Вырежьте все образцы CH вдоль отмеченных кругов.
    2. Зажмите один образец в прибор для испытания на растяжение.
    3. Откройте программное обеспечение для эксперимента с растяжением, введите 5 Н в качестве начального напряжения, 60 мм/мин в качестве скорости растяжения и 200 мм в качестве начальной длины растяжения. Сохраните настройки по умолчанию для других полей.
    4. Когда все параметры измерения будут установлены, нажмите кнопку START, чтобы автоматически запустить эксперимент по растяжениям. Компьютер будет экспортировать стресс и напряжение в режиме реального времени на экране. Эксперимент по растяжление автоматически прекратится, когда кусок CH будет сломан.
    5. Затем замените сломанный кусок образца новым образцом для следующего раунда испытаний и повторите этапы 3.3.3−3.3.4.

4. Теоретический расчет

ПРИМЕЧАНИЕ: Модель цилиндра и модель конуса используются в косвенном измерении для расчета оказываемого давления. Каждый образец CH разделен на пять частей от колена до лодыжки. В цилиндрической модели человеческие конечности описываются как цилиндр с постоянным радиусом, в то время как радиус конечности изменяется в конусной модели. Принципиальные схемы проиллюстрированы на рисунках 1b и 1c. Все этапы расчета выполняются в Matlab 2018a, а программу расчета можно найти в файле дополнительного кодирования.

  1. Модель цилиндра
    1. В соответствии с измеренными результатами, полученными на этапе 3.1.3−3.1.5, рассчитайте разницу окружности(D)между одетым СН и раздетым СН, используя следующее уравнение:
      figure-protocol-1
      где i — количество кусков CH, разделенных отмеченными линиями круга. Он нумеруется в соответствии с номером линии круга.
    2. Подогнать кривую напряжения-деформации, полученную на этапе 3.3.4, используя соответствующее линейное уравнение. Наклон линейного уравнения представляет вид модуля растязыва E.
    3. Рассчитайте натяжение в повязке CH(T),используя уравнение:
      figure-protocol-2
      ПРИМЕЧАНИЕ: В дополнительной таблице 1 показан полученный исходный модуль растяжения E и натяжение T.
    4. Основываясь на модели цилиндра и тонкостенный стенокдопущения 15,выражают оказываемое давление ch части i как:
      figure-protocol-3
      где r - радиус разделенной части и равен figure-protocol-4 , t - толщина образца CH, а T - напряжение, рассчитанное на этапе 4.1.3.
    5. Рассчитайте все нагрузки на куски СН в соответствии с этапами 4.1.1−4.1.4.
  2. Конусная модель
    1. Рассчитайте оказываемое давление куска CH i по следующему уравнению14:
      figure-protocol-5
      где rc - радиус окружной линии и равен figure-protocol-6 , T - напряжение, рассчитанное на шаге 4.1.3, l - длина каждого разделенного куска и может быть рассчитано по l = L/5 (в настоящем описании L измеряется после шага 3.1.2).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Плотность курса постепенно увеличивается от колена до лодыжки на рисунке 2а. Объясняется это влиянием упругого мотора. От колена до лодыжки увеличенный эластичный двигатель постепенно создает растущее напряжение от части 5 до части 1 в процессе изготовления CH. Таким образом, образец CH постепенно разрывается и количество петель на см увеличивается в направлении курса. Экспериментальные линии на рисунке 2b можно разделить на три группы: ABC, DEF, GHI. Группа ABC...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

В этом исследовании мы предоставляем два метода измерения давления образцов CH, и эти методы могут быть использованы для измерения давления другой одежды на коже. В прямом методе образец CH одевают на искусственную нижнюю конечность, а датчик интерфейса помещают под образец CH. Значение давления может отображаться на экране с помощью программного обеспечения для сбора данных. Для сравнения с прямым методом мы также предлагаем косвенный метод. Для расчета давления используются две теории, включающие модель цилиндра и моде...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Авторы раскрывают получение следующей финансовой поддержки для исследования, авторства и / или публикации этой статьи: Национальная ключевая программа исследований и разработок Китая, Гранты No 2018YFC2000900, Национальный фонд естественных наук Китая, Гранты No 11802171, Программа для профессора специального назначения (восточный ученый) в Шанхайских высших учебных заведениях и Программа талантов Шанхайского университета инженерных наук.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Искусственная нижняя конечностьDayuan, Laizhou Electron Instrument Co., Ltd.YG065CИспользуется для измерения прочности чулок. Стандартом испытаний является ISO 13934-1-2013, указанный в разделе 3.3
CH Производственная машинаHongda, Co., Ltd.YG14NИспользуется для измерения толщины чулок, стандартом испытаний является ISO 5084:1996, указанный в разделе 3.2
Эластанапряжа MathWorks, Co., Ltd.2018aИспользуется для расчета давления, упомянуто об этом в разделе 4.
Интерфейс датчиков давления FlexiForceQile, Co., Ltd.Y115BОн состоит из увеличительного стекла с неподвижной линейкой. Используется для подсчета количества петель на см в изготовленных СН, измерено в отпрыске 3.1.3 и 3.1.7.
Измерительное программное обеспечение FlexiForceSantoni, Co., Ltd.GOAL 615MPИспользуется для изготовления чулок, описано в разделе 1.2
Земляная пряжаSantoni, Co., Ltd.Это разновидность покровной пряжи, которая состоит на 80% из резины и на 20% из вискозы, описанной в разделе 1.2.1
программного обеспеченияMatlab Santoni, Co., Ltd.Это разновидность покровной пряжи, которая состоит на 30% из полиамида и на 70% из хлопка, о чем говорится в разделе 1.2.1
Механические испытательные приборы и программное обеспечениеSantoni, Co., Ltd.GOAL 615MPИспользуется для программирования параметров изготовления, описанных в разделе.1.1
Pick glassShenmei, Inc.F002Стандартная искусственная фемаля высотой 160 см. Размер был составлен по китайскому стандарту GB 10000-1988. Искусственная фемаля была изготовлена из армированной стекловолокном фанеры и покрыта тканью. Упоминал об этом в разделе 2.1.
STAT-Ds 615 MP программное обеспечение для хранения чулокTekscan, Inc.А201Используется для измерения давления на кожу, указанное в разделе 2.2.1
ТолщиномерWeike, Co., Ltd.1 фунтИспользуется для регистрации давления, указанного в разделе 2.2.2-2.2.4.

Ссылки

  1. 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).
  2. Dissemond, J., et al. Compression therapy in patients with venous leg ulcers. Journal der Deutschen Dermatologischen Gesellschaft. 14 (11), 1072-1087 (2016).
  3. Mosti, G., Picerni, P., Partsch, H. Compression stockings with moderate pressure are able to reduce chronic leg oedema. Phlebology. 27 (6), 289-296 (2012).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Thomas, S. The use of the Laplace equation in the calculation of sub-bandage pressure. World Wide Wounds. 3 (1), 21-23 (1980).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Изготовление прессованных чулочно-хочно-ных изделий и измерение их характеристик давления на нижние конечности
Свяжитесь с нами
Рекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.