CN100407966C - 无源自适应式记忆性垫子的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源自适应式记忆性垫子及其制备方法，无源自适应式记忆性垫子包括一个透气性外包封罩，透气性外包封罩上配有尼龙按扣；透气性外包封罩内装有气密性内包封，气密性内包封上留有气阀，该气密性内包封内还装有根据个体性参数及需求而选择的不同材质的海绵、或不同设计的复合海绵、或特殊加工的低剪切力海绵、经个体化造型的海绵、或九孔棉、或七孔棉作为弹性填充材料，通过控制气阀的充、放气，使垫子界面形状自动记忆用户个体性特征。其制备方法是通过检测并提取人体个体性特征参数、建立反映界面压力、坐垫形变与切割深度之间关系的数学模型，并转换成CAD/CAM软件加工模型，该无源自适应式记忆性垫子可推广到家用沙发垫、床垫等软体家具，轮椅、长途汽车、火车和飞机的坐具系统、腰垫以及枕垫、头靠垫等产品中。

Description

无源自适应式记忆性垫子的制备方法

技术领域

本发明涉及一种健康保健器具及其制备方法，具体地说，是一种适用于家用沙发垫、床垫、坐垫、背靠垫、头靠垫、枕垫等软体家具；或轮椅、长途汽车、火车和飞机等坐具系统；或脊柱和骨盆畸形患者的坐姿矫正系统的无源自适应式记忆性垫子及其制备方法。

背景技术

随着社会、经济、文化和交通运输等面向现代化的发展，高科技产品如：电脑、电视，走进办公室和家庭，飞机、火车、长途公共汽车、出租车等成为人们工作、生活中的主要交通工具。人们的工作、生活从多维向单维发展，从而导致人们长时间处于坐姿状态。据统计，在工业化国家中，有大约四分之三的职员长期处于坐姿状态(Grandjean，1988)，即，职员在一天的工作时间内，坐的时间超过4小时(Eastman Kodak，1983)。

然而，在研究发现，当人坐着时，骨盆向后倾斜，腰椎骨试图变平，椎间盘所受的压力比站立时大35％(Nachemson和Morris，1964)。而倚躺的姿势虽然可以放松躯干肌肉，并可用最少的肌肉活动来保持身体的平衡，但它使椎间盘受到最大的压力。这些增加的椎间盘压力预示着椎间盘正在超过负荷，它极易造成椎间盘脱出，并会更快的磨损(Grandjean，1988)。因此，长时间坐着工作和采取不当的坐姿可使人受伤，如：长时间的韧带紧张和肌肉来深刻导致下背痛，增加背部疲劳，甚至还会导致脊柱后弯。

另一方面，长时间的坐姿使坐骨结节和骶骨下的组织遭受长久未释放的过高压力和压力梯度是导致臀部压疮产生的重要原因。它造成局部组织毛细血管堵塞，血流阻滞，使皮下组织局部营养缺乏，代谢废物无法清除和体内受压迫组织缺氧，进而导致细胞死亡，产生组织坏俎。据调查统计资料显示：50％～80％脊椎损伤的残疾人、60％半身不遂和66％胯骨骨折的老人均患有压疮，其死亡率是无压疮老年人的4倍。

一个良好坐垫、靠垫的设计应符合人类工效学的要求，它应当能帮助人类：1)减少韧带张力，阻止拉伤；2)减轻肌肉疲劳，并减轻导致肌肉失衡的背部肌肉拉伸；3)减小椎间盘内压力；4)减少胸部和颈部脊椎以及肩胛带的压力，保持脊柱的健康；5)增加下肢的血液循环；6)有利于减小压疮产生的危险性因素，确保身体组织完整性并防止压疮的产生；

而且能根据用户的个体需求设计，特别是帮助骨盆倾斜、脊柱侧弯的用户保持正确的坐姿，或纠正不良的坐姿，提高坐姿的稳定度和舒适感，减小长时间坐着工作或长期采取不正确坐姿工作给身体所带来的风险，以保护使用者的健康和安全。

目前市场上的各种座椅和沙发靠垫，包括背靠(腰垫)和头靠，以平面坐垫或弹性材料填充垫为主，均不能满足个体性支撑的需求。它们要么太软，缺乏稳定支撑度；要么太硬，不能根据人们个体的生理曲线调节支撑点，因而缺乏舒适度。这些都会使长期处于坐姿状态下工作的人们，如长期从事电脑打字、出租车或长途车司机、乘坐长途车、火车和飞机的乘客等，极易产生疲劳感，久而久之，会造成腰肌劳损或者颈椎病等疾患。

国内市场最近推出的一种防压疮充气坐垫，由于设计中存在缺陷，不仅不能防压疮，还会使情况更糟。这些坐垫对骨盆倾斜、脊柱侧弯、或具有压疮敏感组织的特殊用户，更无防护、保健作用。

另外，在国外市场上，一些防压疮的产品大多采用有源气动式，其设计、制造工艺复杂；另一方面，这类产品无自适应能力，不能记忆用户的个体性形状，从而大大降低使垫子产品的支撑力和稳定性和舒适性；同时，这些产品价格昂贵，无法为广大中国用户所承受。

发明内容

针对上述国内外同类产品存在的弊端，本发明的目的是：综合人类工效学原理、压疮防治机理、坐垫的性能规范的要求，及用户脊柱、骨盆和软组织等个体特征，提供一种低价的、无源自适应式记忆性垫子的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种无源自适应式记忆性垫子的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)首先制作透气性外包封罩，在透气性外包封罩上配置尼龙按扣；

2)然后在透气性外包封罩内装气密性内包封，该气密性内包封内装有下列个体化造型的填充材料：

A.若用于颈部或腰部，填充材料是海绵或九孔棉或七孔棉；

B.若用于坐垫，填充材料是根据实际需要以及个人喜好选择不同硬度不同回弹率的海绵；

C.若用户本身存在一定的坐姿缺陷或者压疮，填充材料是经个体化造型的海绵；

3)在气密性内包封上装进出气控制阀，该进出气控制阀于外界压力、包封内的填充材料共同作用，控制垫内的含气量及整个垫子的外形，从而使垫子自适应地记忆垫子支撑表面的形状。

本发明采用充气垫和个体化造型海绵等弹性内充物结合的方式，在气密性气密性内包封内包内封入个体化外形的海绵内胆等弹性填充物，用户入座后打开气阀，使海绵内胆排出气体，当坐垫(或腰垫，枕垫等)的形状及软硬度符合用户需要后，关闭气阀，这样，用户的臀部(腰椎或颈椎)外形就在气压的作用下保存下来，并对用户这些相关部位提供良好的支撑力，并改善了垫子的稳定性和舒适性。

当需要根据个体要求，重新成形垫子受压界面形状时，仅需要去除压力，打开气阀，空气在垫内弹性材料的帮助下，自动进入垫子，从而使垫子恢复到初始状态。然后，重复上述操作即可。

气密性内包封采取密封方式，内包封上装有气阀，内包封内装有弹性填充材料，从而通过控制充、放气，使垫子界面形状自动记忆用户个体性特征，达到提高垫子的支撑力、稳定性和舒适性的目的。

垫内的弹性填充材料可以有多样选择，如：坐垫可根据人体的重量，选择不同弹性特性的海绵，也可使用不同弹性特性的海绵复合而成。对于骨盆倾斜、畸形等特殊用户，使用经个体化特征参数评估，雕刻出的海绵内胆，则效果更佳。又如：制作腰垫，枕垫类在较低的压力下使用的产品，则可采用类似九孔棉特性的软质弹性材料。

用于特殊用户坐垫的海绵内胆形状是依据用户臀部的压力分布数据以及海绵特性得到的，符合个体特征的要求，又符合稳定性、舒适性、均匀压力分布和剪切力等的要求。

采取的外包封材料具有良好的透气防湿性、良好的阻尼特性和弹性特性、临床安全性和阻燃性，有利于促进稳定、减小峰值压力和剪切力。外包封上还配有尼龙按扣，可方便地配在坐具系统上。其次，外包封材料易于取下，易于清洗、清洁，避免长期使用，滋生细菌。

该无源自适应式记忆性垫子具有以下几个特点：

1)符合个体特征的要求，又符合稳定性、舒适性、均匀压力分布和降低剪切力等的要求。

2)支撑垫子接触界面的形状可依用户需求随时调整，非常方便。

3)重量轻，携带、固定均很方便，并易于保洁。

4)有良好的透气防湿性、良好的阻尼特性、临床安全性和阻燃性。

本发明的无源自适应式记忆性垫子可根据用户的个体性脊柱、坐骨骨盆形状或头颅形状，自动成形。该垫子一旦成形后，则可保持良好、稳定的支撑度，对身体的特殊部位起支撑作用，帮助消除局部肌肉组织的疲劳。同时，它又保持了一定弹性和柔软性，保证了舒适度。这种具有自适应性的记忆弹簧式垫子设计既考虑了人体功效学因素，又考虑了人体组织完整性因素。它可以根据用户压力分布特征随时调整其形状，均匀的压力分布将有助于防止压疮。它不仅适用于家用沙发垫、床垫等软体家具，轮椅、长途汽车、火车和飞机的坐具系统以及枕垫，而且对患有各种脊椎侧弯、骨盆倾斜等骨骼畸形用户坐姿的矫正、压疮的防止特别有用。它是一种低成本、高工效的、既满足个体特征的要求，又符合稳定性、舒适性、均匀压力分布和降低剪切力等要求的垫子。同时，该垫子的制作原理可推广到各种坐垫、头靠垫等产品的制作中去。

附图说明

图1是本发明的无源自适应式记忆性垫子的结构图，其中：图1(a)是坐垫结构图，图1(b)是靠垫或腰垫或枕垫结构图；

图2-1是无源自适应记忆性垫子加工流程；

图2-2是具有不同弹性特性的海绵内胆；

图2-3是不同弹性特性材料复合的海绵内胆；

图2-4是能降低剪切力的海绵内胆；

图2-5是具有个体性造型的海绵内胆；

图3-1是个体化造型坐垫加工流程；

图3-2是个体化造型坐垫加工过程的tekscan记录压力数据；

图3-3是检测到的海绵力学特性参数曲线图；

图3-4是个体化造型坐垫加工过程的matlab建模计算加工深度；

图3-5是个体化造型坐垫加工过程的使用平面建模Rhinoceros软件设计坐垫形状；

图3-6个体化造型坐垫加工：CAM软件mastercam加工流程

图3-7个体化造型坐垫加工：CAM加工系统

图3-8个体化造型坐垫的评价：(a)用户坐在一般海绵为内胆的垫子时所测量到的压力分布图；(b)用户坐在个体化造型海绵为内胆的垫子时所测量到的压力分布图。

以下结合附图和技术原理及其加工方法对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

1.产品构成

无源自适应式记忆性垫子产品由透气性外包封罩1、气密性内包封2和弹性填充料3构成(见图1，其中(a)是坐垫结构图，(b)是靠垫或腰垫或枕垫结构图)。其中：透气性外包封罩1的底面上装有尼龙按扣，可以方便固定气密性内包封2；气密性内包封上装有进出气控制阀，它与外界压力、包封内的弹性填充料共同作用，控制垫内的含气量及垫子的外形，从而使垫子能自适应地记忆垫子支撑表面的形状。

无源自适应式记忆性垫子产品的材料构成包括：

1)透气性外包封罩1：可采用氨纶(聚氨基甲酸酯纤维，也叫聚氨酯弹性纤维)面料。它是一种具有高弹性能的特种化学纤维。其优点是：透气性好.吸汗性强，其伸长长度高达500％～800％，而且具有优良的耐疲劳性和极高的弹性恢复率，弹力持久不变。也可采用弹性植绒布料——丙纶。它具有高强力、无毒、耐酸碱，对人体生理无害及优良的透气性等特性。

2)气密性内包封2：采用聚氯乙稀(PVC)薄膜。它有优良的力学和电学性能，极强的耐酸碱力和良好化学稳定性。

3)弹性填充料3：

a)海绵(软质聚氨酯泡沫塑料)：可以根据用户不同需要以及不同舒适度，选择适当硬度和回弹率的海绵。适于作坐垫的填充料。

b)九孔棉、七孔棉：九孔棉、七孔棉是一种涤纶(即聚酯)纤维产品，其纤维切片在显微镜下呈多孔状，具有高回弹性的特点，适于作受力较小的腰垫、枕垫和头靠垫。

2.无源自适应记忆性垫子加工流程

本发明的加工流程如图2-1所示。整个过程包括选择内填充材料3、制作气密性内包封2、制作透气性外包封3三步。根据所选择内填充材料以及形状的不同，制作出的垫子分为腰垫、枕垫以及坐垫等几种。

首先针对不同需要选择填充材料。若用于颈部、腰部等压力较小的部位，可以选择九孔棉、七孔棉等软质弹性材料；如果用于制作坐垫，则应根据实际需要以及个人喜好选择硬度不同回弹率不同的海绵；如果用户本身存在一定的坐姿缺陷或者压疮，则应选择个体化造型坐垫为内填充物。

其次制作气密性内包封2。所选择的内包封材料为PVC。将内包封材料根据需要剪裁成合适大小，装入内填充料以后采取热轧密封和胶粘结合的手段密封，并保留可以密封的通气孔。密封之后须测试内包封的气密性。通常为将气密性内包封内气体压出后密封保持二十四小时观察其对形状保持的程度。如果发现漏气现象需再次密封。

第三步为制作透气性外包封1。外包封材料选择透气性、弹性较好的氨纶或丙纶材料。良好的透气性可以保证使用时的舒适性。弹性较好的材料可以降低使用时垫子对皮肤所产生的剪切力。制作好外包封之后在外包封之外固定尼龙按扣，可以使垫子方便的固定在需要的位置。

在制作坐垫的过程中，要根据用户的不同需要以及个人习惯选择合适的海绵内胆。

海绵根据回弹性的不同可以分为普通海绵、慢回弹海绵以及高回弹海绵。每种回弹特性的海绵又由于密度不同而具有不同硬度。密度越大，硬度越高。(如图2-2所示)

还可以将不同弹性特性的海绵薄层组合起来，获得复合弹性特性的海绵内胆。(如图2-3所示)

另外，将海绵表面切割为等间距的方块，可以有效的降低坐垫对皮肤的剪切力。切割线越密，海绵表面越柔软。可以根据不同需要选择切割线密度(如图2-4所示)。

对于坐姿存在问题(如骨盆倾斜)以及易产生压疮的用户适合采用个体化造型的海绵内胆(如图2-5)。

3.个体化造型海绵内胆加工方法介绍

个体化海绵内胆的加工流程如图3-1所示。首先确定建模方案。然后采集人体-坐具表面压力，并且测量海绵力学特性；其次建立压力与切割深度之间关系的数学模型；对该模型进行曲面建模，最后使用CAD/CAM软件将个体化海绵内胆加工出来并进行评价。

3.1确定设计加工方案

本发明采用以下的数学模型，设在静止稳态下，人体与坐具之间的表面压力为：

$P=\left(\begin{array}{ccc}{p}_{\mathrm{1,1}}& ...& p_{1,C}\\ ...& ...& ...\\ p_{R,1}& ...& p_{R,C}\end{array}\right)$

式中，R，C分别为传感器阵列行列数；

假设坐垫材料的力学形变为线性关系：

S＝a*F+b，S为某处形变量，F为某处压力，a，b为常数；

经过线性变换，取一个形变系数K得到压力P与形状及坐垫表面切割深度D之间关系

D＝K*(a*P+b)

其中，K＝De/max(a*P+b)；De为期望造型的最大深度，根据常识确定初值，在实验中评价得到最佳系数。

3.2测量人-坐具之间表面压力

测试平台由座椅、硬平板、压力计和表面压力测量系统构成。表面压力测量系统采用美国Tekscan公司生产的Clinseat系统，此系统包括压力传感器阵列，压力数据处理硬件模块，和软件系统Tekscan AdvancedClinseat，压力传感器阵列排列成一个很薄的柔软传感垫，可以测量各种界面之间的压力。

受试者姿势采用标准正坐姿势，正坐在座椅上，尽量使身体对称轴与坐具左右对称轴相符，双手自然置于大腿上面，两脚置于的平台可以调节高度的脚托上，大腿水平用水平尺校验，大腿小腿之间夹角为90°，两膝之间宽度与两肩之间宽度相等。压力传感器垫放置在臀部和坐具之间。

受试者系统校准后，开始记录数据，Clinseat系统可以把传感器所测得的压力数据通过数据映射表映射成可以两维数据，并能实时显示压力图像如图3-2，数据可以保存为ASCII文件。

3.3海绵力学性质实验

实验目的：测量海绵的压力-形变关系。

试样材料：海绵平坐垫，大小为40cm(长)*43cm(宽)*10cm(高)，密度为39kg/m³，颜色为白。

实验仪器：参考美国国家标准ASTM D3574-95设备仪器的选择中的压痕实验部分。WDW-100D电子万能力学实验机，面积323平方厘米的圆钢材压头，一块硬质铝质底板，支持底座的基座有一个圆球形的脚，可调节使底座保持水平，底板上有排气小孔，小孔是这样排列的：直径为6mm，孔中心间距为20mm。

在实验装置中，夹压头的夹头连着力和位移传感器，两侧也有刻度尺来描述压头的高低位置，系统可以记录压头在升降过程中的压力和位移，利用数控设备，计算机软件可以控制压头升降的方式。这里为得到压力-形变的关系，采用位移控制方式来控制压头升降。

实验过程步骤如下：

1.将海绵块放置于调节水平的底板上，试样中心与压头中心位置大致重合。

2.为保证压头与式样完全接触，降低压头高度至压头与式样之间的压力之为4.5N，由于海绵的迟滞特征，达到4.5N时要停止60s作用。记录此时的位移和绝对位置。

3.然后每1mm控制压头的下降，每下降1mm停止一分钟左右的时间，记录此时的位移和压力。位移达到式样厚度的60％时停止，即压头下降60mm后停止。

4.为保证数据的可靠性，应该对式样多次实验取平均值，由于式样正是我们在下面的设计加工所用到的，所以在本文引用的数据只用一次测量的结果。

实验结果得到的数据经单位换算，用Excel拟合程序得到了压力形变之间的函数关系。如图3-3所示。

3.4计算切割深度

1)用压力传感阵列测量得到的平坐垫和臀部之间的表面压力数据，我们用P来表示

中n＝41，m＝38为传感器阵列大小。

2)海绵(即软质聚氨酯泡沫塑料)坐垫压力——形变关系函数：

y＝ax+b

其中y为形变量，单位为mm，x为压力大小，单位为mmHg利用形变函数作为关系，对压力数据矩阵进行变换，得到最初切割深度矩阵：

D＝a*P+h

实际应用中，太薄的坐垫会导致“压出”现象，故，先确定坐垫切割的最深值，通过最深值和D矩阵中的最大值计算出比例系数，如果确定最大切割深度分别为Max_d1，Max_d2，Max_d3，….Max_dN。从直接计算得到的切割深度矩阵到实际的切割深度矩阵有一系列比例系数k₁，k₂，...，k_N，其中

k_i＝Max_d_i/Max(D)；

这样实际的切割深度矩阵：

Depth＝k_i*D

将Depth里的数据导入到CAD建模软件中就可以设计个体造型曲面。

用编制的Matlab数据处理程序将最终得到的曲面数据矩阵存储成(x，y，z)点数据格式的文本文件。如图3-4所示。

3.5用平面建模软件构建造型模型

用曲面造型软件Rhinoceros进行模型构建，此软件可以输入以(x，y，z)坐标点表示的文本数据文件，输入点后，可以通过不同角度观察，去除明显属于噪声的点。然后利用曲面绘图功能绘制基于这些点的NURBS曲面。所得到曲面可以输出为CAM软件Mastercam可以操作的*IGES格式文件。如图3-5所示。

3.6用自动编程系统Master CAM进行编程

Master CAM是一套适用性相当广泛的CAD/CAM系统，为适合于各种数控系统的机床加工，Master CAM系统本身提供了百余种后置处理PST程序。所谓PST程序，就是将通用的刀具轨迹文件NCI(NC Intermediary)转换成特定的数控系统变成指令格式的NC程序。并且每个后置处理PST程序也可以通过EDIT编辑方式修改，以适用于各种数控系统编程格式的要求。具有铣削、车削及激光加工等各种数控系统编程格式的要求。

MasterCAM加工流程如图3-6所示，个体化造型内胆加工过程如下：

1.打开设计好的曲面加工文件*.IGES；

2.刀具路径设置，参考加工机床的性能和实验材料尺寸，经过加工实验咨询加工工程师进行参数设置：

3.设置好参数后，选择加工曲面，执行刀具路径计算。计算完毕后，Master CAM自动进行刀具路径模拟，在公共操作管理中，可对刀具路径进行动态验证显示，以动画形式模拟加工过程，可依据此来进行程序修改。

4.后置处理，直接可以输出NCI文件和NC文件。

3.7个体化造型内胆加工成型

结合数控曲面加工技术，根据所加工材料的尺寸(长55cm宽50cm高15cm以下)、力学特征(硬度小)以及误差要求(总误差不大于2mm即可)，采用万利公司的电脑数控系统Many 2022CNC，其规格配置如下：

行程范围：    长550mm宽500mm高180mm

定位精度：    0.25mm

重复定位精度：0.25mm

进给速度：    0-120mm/s

主轴速度：    0-18000r/m

驱动：        支流伺服马达驱动

铣刀：        直径0-10mm

对此机器进行控制的电脑配置为CPU 2.4G，256M内存，80G硬盘。整个系统的结构见图3-7。

其配套软件为Easycut2001，可以执行图像数控编程CAD/CAM软件Master cam方法编制数控加工程序NC文件。数控机床就会按照所编制的曲面加工NC文件对坐垫材料进行自动切削。数控机床为三轴联动电脑控制加工机床，可进行铣削、钻孔加工，选择合适的刀具、转速和进给率，三轴联动数控机床是完全可以加工一定硬度的软材料，如坐垫用聚氨酯绵进行开阔曲面的加工。

加工步骤如下A：读取.nc文件

B：测量，在俯视图和前视图用窗口选中加工部位，并显示尺寸大小；，

C：选择刀具

D：调整切割系统各项指标达到适合工作的标准，即可开始切割。

制作好的个体化造型坐垫被显示在图3-8。

3.8个体化造型坐垫的效果评价

评价平台与测试平台一样，由座椅及其附件、硬底座、及界面压力测试仪器构成。测试对象的姿势如前所述。

一个健康受试者参与评价过程，女，24岁，体重59Kg，试验过程中，自始至终采用自愿的原则，签署实验协议。文章只记录试验结果，并不记录其他的私人信息。比较平坐垫和造型坐垫的压力分布参数进行评价。采用标准坐姿，坐具位于尺寸为长45cm，宽41cm，高度50cm，角度5的表面上。附加一个调节高度和角度的装置，一块平坐板作为坐具底座，受试者采取标准坐姿：尽量向后坐，身体左右中线尽量与座椅左右中心重合，坐正，坐直，手自然放在大腿上，调节脚托高度使大腿上面水平。

采用比较体压分布参数的方法，选用以下评价参数：

1)压力峰值

将计算范围分为四个区域：左右臀部和左右大腿部位，左、右侧身体测试点中的最大值，P_lm＝max(P₁，P₂......P_n)(n为测点数)，Pm体现了坐垫的刚度，较硬坐垫Pm较大，较软的坐垫Pm较小。

压力峰值既可以在Clinseat软件中直接得到每一帧的最大值，取其中数帧进行平均，也可以在存储的ASCII文件用Mat lab处理得到；

2)平均压力(Pv)：全部受压点压力的算术平均值，即

$\mathrm{Pv}=\frac{1}{\mathrm{Np}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Np}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pi}$ (Np为受压点数)

显然有Np≤N(N为测点数)。对平均压力最直接的影响还是坐垫的刚度，但是即使同一材料的坐垫，由于表面形状的差异，使得受压点数不同，也会产生较大的影响。

3)左右侧体压分布最大梯度值G_lm、G_rm：

压力梯度是压力沿某一方向的变化率，最大压力梯度为

G_m＝Max(G₁，G₂，…，G_n)(n为测点数)

4.平均压力梯度(G_v)

平均压力梯度为各受压点压力梯度的算术平均值

$G_v=\frac{1}{\mathrm{Np}}\underset{i=0}{\overset{\mathrm{Np}}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{Gi}\right)$ (Np为受压点数)

显然有Np≤n(n为测点数)。

5.压力指数

表面压力中，压力峰值与平均压力比值，即p_m/p_v提出原因：量化的压力指数比二维压力数据更直观，更简单；对表面压力测量精度要求可以不高，这样比例之比绝对值更可靠；从定义可知压力指数越小越好。

对于这一个受试者的实验，其压力分布在不同形状坐具上的变化如表1。在表中，CCC01指的是最深为4cm的CCC，CCC02指的是最深为5cm的CCC，CCC03指的是最深为6cm深的CCC；从受试者的主观感受来说，个体化造型坐具提高了稳定度。

图比热，单位3-8(a)3-8(b)给出了在平坐垫与造型坐垫上人与坐垫之间压力的比较。

表1.平坐垫和造型坐具的压力分布比较

序号	参数	无坐垫	平坐垫	CCC01	CCC02	CCC03
							1	平均压力	56.3097	32.0695	30.8316	28.8585	26.4
2	右侧臀部压力峰值	414.9	99.7	103.4	90	88.1
							3	左侧臀部压力峰值	414.9	99.7	103.4	90	88.1
4	右侧压力梯度最值	184.5	108.6	34.9	32	41.65

5	左侧压力梯度最值	183.45	31.25	32.1	30.4	24.8
							6	压力梯度均值	31.4687	10.04	8.89	7.8973	8.6962
7	左腿部压力峰值	22	54.94	33.91	26.87	22
							8	右腿部压力峰值	23	44.79	32.82	29	29
9	压力指数	7.37	3.11	3.35	3.12	3.34

通过比较发现，三种变形系数所得到的个体造型坐具(在表1中的代号为CCC01，CCC02，CCC03)平均压力均较平坐垫的小，分析其原因是改变形状后，受力面积变大了；CCC01的峰值压力变大了，CCC02，CCC03的峰值压力变小；

造型坐具的压力剃度的均值变小，大腿部的压力峰值明显变小；压力指数并没有明显改变。从这三个造型坐具中，CCC02是效果较为理想的一个。

Claims (3)

1. 无源自适应式记忆性垫子的制备方法，其特征在于，包括下列制作步骤：

1)首先制作透气性外包封罩，在透气性外包封罩上配置尼龙按扣；

2)然后在透气性外包封罩内装气密性内包封，该气密性内包封内装有下列个体化造型的填充材料：

A.若用于颈部或腰部，填充材料是海绵或九孔棉或七孔棉；

B.若用于坐垫，填充材料是根据实际需要以及个人喜好选择不同硬度不同回弹率的海绵；

C.若用户本身存在一定的坐姿缺陷或者压疮，填充材料是经个体化造型的海绵；

3)在气密性内包封上装进出气控制阀，该进出气控制阀于外界压力、包封内的填充材料共同作用，控制垫内的含气量及整个垫子的外形，从而使垫子自适应地记忆垫子支撑表面的形状。

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的个体化造型的海绵制作包括下列步骤：

1)首先建立坐垫数学模型：

采用座椅、硬平板、压力计和表面压力测量系统构成的测试平台采集人体和坐具表面压力，该表面压力测量系统包括压力传感器列阵、压力数据处理硬件模块和软件，在静止稳态下，人体与坐具之间的表面压力P为：

$P=\left(\begin{array}{ccc}{p}_{\mathrm{1,1}}& \·\·\·& p_{1,C}\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·\\ p_{R,1}& \·\·\·& p_{R,C}\end{array}\right)$

式中，R，C分别为传感器阵列行列数；

测量海绵力学特性，假设海绵的力学形变为线性关系，则：

S＝a*F+b

式中，S为某处形变量，F为某处压力，a，b为常数；

2)建立坐垫切割深度与压力之间的关系

经过线性变换，得到压力P与形状及坐垫表面切割深度D之间关系为：

D＝K*(a*P+b)

其中，K＝De/max(a*P+b)；De为期望造型的最大深度；

3)采用CAD/CAM将个体化海绵设计、加工，得到个体化造型的坐垫海绵。

3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的透气性外包封罩的材料为氨纶或丙纶。

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