Fabbricazione di calzetteria compressa e misurazione della sua caratteristica di pressione esercitata sugli arti inferiori

Riepilogo

Questo articolo riporta la fabbricazione, la struttura e la misurazione della pressione della calzetteria compressa utilizzando metodi diretti e indiretti.

Abstract

Questo articolo riporta la misurazione caratteristica della pressione della calzetteria compressa tramite metodi diretti e indiretti. Nel metodo diretto, un sensore di interfaccia viene utilizzato per misurare il valore di pressione esercitato sugli arti inferiori. Nel metodo indiretto, i parametri necessari menzionati dal modello del cono e del cilindro vengono testati per calcolare il valore di pressione. I parametri necessari riguardano la densità del corso, la densità del Galles, la circonferenza, la lunghezza, lo spessore, la tensione e la deformazione della calzetteria compressa. Rispetto ai risultati del metodo diretto, il modello a cono nel metodo indiretto è più adatto per calcolare il valore di pressione perché il modello a cono considera il cambiamento nel raggio dell'arto inferiore dal ginocchio alla caviglia. Sulla base di questa misurazione, la relazione tra fabbricazione, struttura e pressione è ulteriormente studiata in questo studio. Scopriamo che la laurea è l'influenza principale che può cambiare la densità del Galles. D'altra parte, i motori elastici influenzano direttamente la densità del corso e la circonferenza delle calze. Il nostro lavoro riportato fornisce la relazione fabbricazione-struttura-pressione e una guida di progettazione per la calzetteria gradualmente compressa.

Introduzione

La calzetteria compressa (CH) fornisce pressione sull'arto inferiore. Può premere la pelle e cambiare ulteriormente il raggio della vena. Pertanto, la velocità del flusso sanguigno venoso viene sollevata quando il paziente è vestito con calzetteria compressa. CH e altri indumenti compressi potrebbero migliorare la circolazione venosa negli arti^{inferiori 1,2,3,4}. Le prestazioni terapeutiche dipendevano dalle caratteristiche di pressione del CH⁵. È stato ampiamente creduto che la materia prima e la struttura CH abbiano una grande influenza sulle caratteristiche di pressione ch. Secondo alcune ricerche pubblicate^6,il filato di elavoro in CH era il principale responsabile delle caratteristiche di pressione. Ad esempio, Chattopadhyay^{7 ha} riportato le caratteristiche di pressione dei tessuti elasticizzati circolari a maglia regolando la tensione di alimentazione del filato di elavoro. Inoltre, Ozbayraktar^{8 ha anche determinato che} la densità del filato di ela mentre l'estensibilità di CH è diminuita. Inoltre, la lunghezza^{del loop 9,}il motivo^{a maglia 9}e la densità lineare^{dei filati 7,10} hanno anche mostrato gli effetti sulle caratteristiche di pressione.

È stato presentato un modello numerico per ispezionare il meccanismo di generazione delle caratteristiche di pressione della legge di CH. Laplace è stato utilizzato per prevedere i valori di pressione. Thomas^{11 introdusse} la Legge di Laplace nella previsione della pressione combinando pressione, tensione e dimensione degli arti corporei. Lavori simili sono stati riportati anche da Maklewska¹². Per prevedere con precisione i valori di pressione esercitati dal tessuto, presentarono un'equazione semi-empirica che era composta dall'equazione dello sforzo di stress adattata e dalla Legge di Laplace. Inoltre, il modulo di Young è stato presentato da Leung^{13 per} descrivere l'allungamento del CH.

Gli studi numerici di cui sopra hanno mostrato risultati sperimentali deviati a causa dell'ignoranza dello spessore^{CH 14.} Inoltre, alcuni ricercatori credevano che l'ipotetico cilindro coinvolto nella legge di Laplace fosse inappropriato descrivere gli arti del corpo perché il raggio degli arti inferiori dalla coscia alla caviglia non è costante ma diminuisce gradualmente. Combinando la teoria dei cilindri spessi e la legge di Laplace, Dale¹⁴ e Al Khaburi^{15,16 proposero} rispettivamente modelli numerici per studiare la pressione esercitata dal CH con strati multipli. Sikka¹⁷ ha presentato un nuovo modello di cono con un raggio gradualmente ridotto dalla coscia alla caviglia.

Le caratteristiche di pressione intrinseche al CH erano difficili da studiare quantitativamente perché la maggior parte dei CHs sperimentali negli studi precedenti erano solitamente acquistati commercialmente. Le influenze come il modello, il filato, la materia prima erano incontrollabili. Pertanto, in questo studio, i CH sperimentali sono stati fabbricati controllabilmente internamente. Inoltre, questo studio mira a fornire due metodi che comportano un metodo diretto e un metodo indiretto per misurare le caratteristiche di pressione. Nel metodo diretto, un sensore di interfaccia (Table of Materials) viene posizionato tra la pelle e i tessuti per misurare direttamente il valore di pressione. D'altra parte, nel metodo indiretto, vengono misurati in primo luogo la tensione e alcuni parametri di struttura della medicazione del campione CH sull'arto inferiore artificiale. Quindi, i risultati vengono sostituiti nel modello a cono e nel modello del cilindro per calcolare il valore di pressione. I valori di pressione ottenuti come risultato dei due metodi vengono contrastati e analizzati per trovare un modello più appropriato. I metodi presentati forniscono una linea guida per la misurazione sperimentale della pressione esercitata dall'indumento compresso.

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Protocollo

1. Fabbricazione di CH

1. Programmazione
   1. Aprire il software di stoccaggio STAT-Ds 615 MP e selezionare Tessuto Plain per creare una nuova costruzione di calzini.
   2. Selezionare i seguenti contenuti in ordine: Doppio welt 1 alimentazione, Trasferimento senza modello, Gamba medica semplice da doppio welt 1 alimentazione,Inizia tallone da gamba medica semplice,Fine del tallone e piede medico semplice,Inizia dita dei piedi dal piede normale 1f, Dito semplice con rosso e clip, Rilascio di calzinosenza dispositivo di tornitura e fine del calzino. Premere OK per completare il design del calzino.
   3. Selezionare 200 per Needle ed esportare il file di programma su un disco flash USB.
   4. Passare a Quasar per modificare i parametri di fabbricazione e fare clic su qualsiasi pulsante blu nella riga GRADUATION per aprire una nuova finestra. Per fabbricare il CH con struttura diversa, inserire 500 nelle colonne Cilindro S ed E e fare clic su OK per completare la configurazione.
   5. Fate clic su uno dei pulsanti blu nella riga ELASTIC MOTORS per aprire una nuova finestra e immettete 800 nelle righe WELT e nelle colonne Cylinder S ed E. Nella riga Gamba medica immettere 800 nella colonna S e 650 nella colonna E. Immettere quindi 650 nella riga ANKLE e nella colonna S ed E e fare clic su OK per completare l'impostazione.
   6. Ripetere i passaggi 1.1.4 e 1.1.5. Immettere rispettivamente 350 e 650 durante la regolazione della LAUREA. Immettere rispettivamente 1000 e 1200 nella riga WELT e mantenere la riga ANKLE come 650 durante la regolazione di ELASTIC MOTORS.
      NOTA: I motori elastici potrebbero controllare la tensione del filato di elano. Il CH fabbricato dovrebbe garantire che la tenuta sia gradualmente aumentata dal ginocchio alla caviglia. Qui, il numero di motore elastico nella CAVIGLIA è fisso (650), mentre il numero di motore elastico nel WELT viene modificato (800, 1000, 1200) per fabbricare campioni CH con diversa tenuta. La graduazione potrebbe controllare la dimensione del ciclo dell'intero campione CH. I loop più grandi di solito si traducono in CH più sciolto, mentre i loop più piccoli generano sempre un campione CH stretto. Quindi, inserisciamo rispettivamente 350, 500 e 650 come graduazione. Infine, vengono generati file di programma con motori elastici alterati e graduazione.
2. Lavoro a maglia
   1. Preparare il filato macinato e il filato di elatano sulla macchina di fabbricazione CH.
   2. Accendere la macchina, inserire il disco flash USB e selezionare il file di programma ottenuto dal passaggio 1.1.3. La macchina fabbrica automaticamente il campione CH. In ordine alfabetico numera questi campioni da A a I.
      NOTA: La tabella 1 mostra i parametri di fabbricazione di questi campioni CH.

2. Misurazione diretta

NOTA: Tutti i campioni di CH devono essere condizionati per 24 ore in ambiente atmosferico standard (23 °C, 65% di umidità relativa [RH]) prima della misurazione. I campioni CH sono vestiti sull'arto inferiore artificiale per testare il valore di pressione. Tutte le misurazioni devono essere eseguite tre volte per calcolare il valore medio e ridurre l'errore.

1. Contrassegnare le righe nell'esempio CH.
   1. Posizionare un campione su un arto inferiore artificiale.
   2. Segnare sei linee cerchio uniformemente distanziate sulle medicazioni del campione di calzetteria compressa dal ginocchio alla caviglia. Numera queste linee come linee 6, 5, 4.... Queste linee dividono il campione CH in cinque parti, come mostrato nella figura 1a.
2. Misurazione della pressione
   1. Per eseguire una misurazione della pressione, posizionare i sensori di pressione dell'interfaccia sotto la parte 1 del campione di calzetteria compressa nelle direzioni anteriore, posteriore, mediale e laterale.
   2. Nel software di misurazione selezionare la porta seriale appropriata COM e impostare il valore minimo di soglia su 0.
   3. Fare clic su Avvia misurazione. Il canale in tempo reale 1 ~ 4 mostrerà i dati sulla pressione
   4. Quando la pressione è stabile, fare clic su Interrompi misurazione. Il software esporterà automaticamente i dati sulla pressione.
   5. Posizionare i sensori di pressione dell'interfaccia sotto altre parti del campione CH e ripetere i passaggi 2.2.1−2.2.4.
3. Dopo la misurazione della pressione dell'intero campione CH, rimuovere il campione CH e quindi vestire un altro campione CH sull'arto inferiore artificiale per prepararsi alla misurazione successiva.

3. Misurazione indiretta

NOTA: Gli esperimenti qui misurano i parametri necessari del modello di cono e cilindro. Questi parametri contengono i parametri di deformazione e struttura del medicazione e campioni CH non spogliati, spessore, tensione. Tutti i campioni ch devono essere condizionati per 24 ore in ambiente atmosferico standard (23 °C, 65% RH) prima della misurazione. Tutte le misurazioni devono essere eseguite tre volte per calcolare il valore medio e ridurre l'errore.

1. Misurazione dei parametri di struttura dei campioni ch
   1. Posizionare un campione CH sull'arto inferiore artificiale.
   2. Utilizzare un metro per misurare la lunghezza totale (L) del campione.
   3. Utilizzare un vetro di prelievo per misurare la densità del corso e la densità gallese di ogni parte divisa.
   4. Misurare la circonferenza (c) di ogni linea circolare con nastro di misura. Quindi, calcolare la circonferenza (w) di ogni parte divisa del campione CH calcolando in media le circonferenze (c) delle linee del cerchio vicine.
   5. Una volta acquisite tutte le misurazioni dei parametri della struttura, rimuovere il campione dall'arto. E poi vestire un altro campione sull'arto inferiore artificiale per prepararsi per la misurazione successiva.
   6. Misurare la circonferenza (c') di ogni linea circolare di un campione CH non compresso. Quindi, calcolare la circonferenza (w') di ogni parte divisa del campione CH calcolando la media delle circonferenze delle linee del cerchio vicine.
   7. Misurare la densità del corso e la densità del gallese della stessa parte divisa del campione CH non compresso.
2. Misurazione dello spessore
   1. Lisciare un campione di calzetteria compressa sulla tavola rotonda in acciaio dello spessore.
   2. Accendere lo spessore per lasciare cadere lentamente un altro tondo in acciaio per premere sul pezzo campione. Lo schermo mostrerà i dati sullo spessore (t).
   3. Spostare il campione e ripetere i passaggi 3.2.1 e 3.2.2 per testare lo spessore di altre parti.
3. Esperimento di trazione
   1. Tagliare tutti i campioni CH lungo le linee del cerchio contrassegnate.
   2. Fissare un pezzo di campione nello strumento di prova di trazione.
   3. Aprire il software per l'esperimento di trazione, inserire 5 N come tensione iniziale, 60 mm/min come velocità di trazione e 200 mm come lunghezza di trazione iniziale. Mantenere l'impostazione predefinita per gli altri campi.
   4. Una volta impostati tutti i parametri di misurazione, fate clic su START per eseguire automaticamente l'esperimento di trazione. Il computer esporterà stress e tensione in tempo reale sullo schermo. L'esperimento di trazione si fermerà automaticamente quando il pezzo CH è rotto.
   5. Quindi sostituire il pezzo di campione rotto con un nuovo pezzo campione per il prossimo ciclo di test e ripetere i passaggi 3.3.3−3.3.4.

4. Calcolo teorico

NOTA: Il modello del cilindro e il modello a cono vengono utilizzati nella misurazione indiretta per calcolare la pressione esercitata. Ogni campione CH è separato in cinque parti dal ginocchio alla caviglia. Nel modello del cilindro, gli arti umani sono descritti come un cilindro con un raggio costante mentre il raggio dell'arto è variabile nel modello a cono. I diagrammi schematici sono illustrati nella figura 1b e nella figura 1c. Tutte le fasi di calcolo vengono eseguite in Matlab 2018a e il programma di calcolo è disponibile nel file di codifica supplementare.

1. Modello di cilindro
   1. Secondo i risultati misurati ottenuti dal passaggio 3.1.3−3.1.5, calcolare la differenza di circonferenza (D) tra il CH vestito e il CH non vestito usando la seguente equazione:
      
      dove i è il numero di pezzi CH separati da linee di cerchio marcate. È numerato in base al numero di linea circolare.
   2. Adattare la curva sollecitazione-deformazione ottenuta al punto 3.3.4 utilizzando un'equazione lineare appropriata. La pendenza dell'equazione lineare è il modulo di trazione E.
   3. Calcolare la tensione nella medicazione CH (T) utilizzando l'equazione:
      
      NOTA: La tabella supplementare 1 mostra il modulo di trazione originale ottenuto E e la tensione T.
   4. Sulla base del modello del cilindro e dell'ipotesi della^{parete sottile 15}, esprimere la pressione esercitata del pezzo CH i come:
      
      dove r è il raggio della parte divisa ed è uguale a , t è lo spessore del campione CH, e T è la tensione calcolata dal passo 4.1.3.
   5. Calcolare tutta la pressione esercitata dei pezzi CH seguendo i passaggi 4.1.1−4.1.4.
2. Modello a cono
   1. Calcolare la pressione esercitata del pezzo CH i mediante la seguente equazione¹⁴:
      
      dove r_{c è} il raggio della linea circolare ed è uguale a , T è la tensione calcolata dal passo 4.1.3, l è la lunghezza di ogni pezzo diviso e può essere calcolata da l = L/5 (qui, L è misurata dopo il passo 3.1.2).

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Risultati

La densità del corso aumenta gradualmente dal ginocchio alla caviglia nella figura 2a. Ciò è spiegato dall'influenza del motore elastico. Dal ginocchio alla caviglia, l'aumento del motore elastico genera gradualmente una tensione crescente dalla parte 5 alla parte 1 nel processo di fabbricazione CH. Pertanto, il campione CH viene gradualmente sfilacciato e il numero di loop per cm viene aumentato nella direzione del corso. Le linee sperimentali nella Figura 2b

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Discussione

In questo studio, forniamo due metodi per misurare la pressione esercitata dei campioni di CH e questi metodi possono essere utilizzati per misurare la pressione esercitata di altre medicazioni dell'indumento sulla pelle. Nel metodo diretto, il campione CH è vestito sull'arto inferiore artificiale e il sensore di interfaccia è posto sotto il campione CH. Il valore di pressione può essere visualizzato sullo schermo utilizzando il software di raccolta dati. Per confrontare con il metodo diretto, forniamo anche un metodo...

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Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Artificial lower limb	Dayuan, Laizhou Electron Instrument Co., Ltd.	YG065C	Used for measuring the strength of stockings. The employing test standard is ISO 13934-1-2013, metioned this in section 3.3
CH fabrication machine	Hongda, Co., Ltd.	YG14N	Used for measuring the thickness of stockings, the test standard is ISO 5084:1996, metioned this in section 3.2
Elastane yarn	MathWorks, Co., Ltd.	2018a	Used for calculating the pressure, mentioned this in section 4.
FlexiForce interface pressure sensors	Qile, Co., Ltd.	Y115B	It is composed of magnifying glass with a fixed ruler. Used for counting the loops number per cm in the fabricated CH, metioned this in the sction 3.1.3 and 3.1.7.
FlexiForce measurement software	Santoni, Co., Ltd.	GOAL 615MP	Used for fabricating stockings, metioned this in section 1.2
Ground yarn	Santoni, Co., Ltd.		It is a kind of coverd yarn which is composed of 80% rubber and 20% viscose, metioned this in section 1.2.1
Matlab software	Santoni, Co., Ltd.		It is a kind of coverd yarn which is composed of 30% polyamide and 70% cotton, metioned this in section 1.2.1
Mechanical testing instrument and software	Santoni, Co., Ltd.	GOAL 615MP	Used for programing the fabrication parameters, metioned this in section.1.1
Pick glass	Shenmei, Inc.	F002	A standard artificial femal with 160 cm height. The size was consited with Chinese Standard GB 10000-1988. The artificial femal was made by glass-reinforced plywood and covered by fabric. Mentioned this in section 2.1.
STAT-Ds 615 MP stocking software	Tekscan, Inc.	A201	Used for measuring the pressure on the skin, metioned this in section 2.2.1
Thickness gauge	Weike, Co., Ltd.	1lbs	Used for recording the pressure, metioned this in section 2.2.2-2.2.4.