CN110373804B - 基于压力功效需求的定制医疗压力袜参数化编织方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于压力功效需求的定制医疗压力袜参数化编织方法，包括以下步骤：试织各种针织组织结构，并进行测试选出相同机器参数下能够比普通医疗压力袜组织结构产生的更大压力的组织结构；采用医疗压力袜袜机编织各个工艺参数下的管状织物，分别在不同规格型号的腿模上测试其接触压力，建立压力与各工艺参数的数学关系模型；根据压力功效需求，确定医疗压力袜对于定制者在腿部所需的压力大小和分布；将定制者在腿部所需的压力大小和分布代入压力与各工艺参数的数学关系模型，推导出对应的机器工艺参数，并使用推导出的机器工艺参数进行定制型医疗压力袜的编织。本发明能够达到适配于定制者的压力梯度。
Description
技术领域
本发明涉及医疗压力袜的定制与编织工艺设计技术领域，特别是涉及一种基于压力功效需求的定制医疗压力袜参数化编织方法。
背景技术
医疗压力袜又称为静脉曲张压缩袜或弹力袜，归属于医疗器械。FZ/T 73031-2009中对压力袜的定义是：以踝部至袜口方向的压力(毫米汞柱mmHg)的梯度递减变化，穿着时有压迫感，运动时有舒张感的袜子。医疗压力袜根据其脚踝部位的压力分为3或4个等级(不同国家的标准有差异)，用以治疗不同程度的腿部脉管疾病。目前医疗压力袜的使用中发现，不同人体穿着压力袜的压力各不相同，其不适配性很高，这种不适配性体现在两个方面，一是人体穿着压力袜后纵向上不同截面的压力梯度不适配，可能造成小腿整个截面处的压力大于脚踝截面处的压力或者膝盖截面处的压力大于小腿截面处的压力；另一方面是局部压力不适配，若穿着者的小腿处的肌肉量大，小腿处的腿型比较特殊，那么将会使的小腿同一截面处的压力存在较大差异，可能导致同一截面的小腿前侧的压力与小腿后侧的压力相差较大，同一截面处的压力不均匀，这又将导致小腿前侧的纵向压力梯度变成反向压力梯度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于压力功效需求的定制医疗压力袜参数化编织方法，能够达到适配于定制者的压力梯度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于压力功效需求的定制医疗压力袜参数化编织方法，包括以下步骤：
(1)试织各种针织组织结构，并进行测试选出相同机器参数下能够比普通医疗压力袜组织结构产生的更大压力的组织结构；
(2)采用医疗压力袜袜机编织各个工艺参数下的管状织物，分别在不同规格型号的腿模上测试其接触压力，建立压力与各工艺参数的数学关系模型；
(3)根据压力功效需求，确定医疗压力袜对于定制者在腿部所需的压力大小和分布；
(4)将定制者在腿部所需的压力大小和分布代入压力与各工艺参数的数学关系模型，推导出对应的机器工艺参数，并使用推导出的机器工艺参数进行定制型医疗压力袜的编织。
所述步骤(1)中试织的针织组织结构包括平针交叉衬垫组织、平针直条衬垫组织、集圈交叉衬垫组织和集圈直条衬垫组织。
所述步骤(2)中医疗压力袜袜机编织各个工艺参数包括送纱速度、针筒位置、衬垫纱三角位置和地组织三角位置。
所述步骤(2)中通过多元线性回归方法建立压力与各工艺参数的数学关系模型。
所述步骤(3)中通过对定制者采用非接触式三维人体扫描的方式得到定制者腿部的三维点云数据，模拟腿的表面，确定腿表面曲率半径和各横截面周长，根据压力袜的理论压力值确定定制者在腿部所需的压力大小和分布。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过构建编织机器各织造工艺参数与压力的数学关系模型，结合人体各关键部位尺寸，开发定制型的医疗压力袜，达到适配于定制者的压力梯度。另一方面，本发明突破市面上使用最广的衬垫纱交叉衬垫的单一组织结构，开发针对个体小腿腿型的前侧和后侧不同组织的压力袜，缩减小腿前后侧的压力差，减少压力袜的压力不适配性。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明实施例中上机编织工艺单示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种基于压力功效需求的定制医疗压力袜参数化编织方法，如图1所示，包括以下步骤：试织各种针织组织结构，并进行测试选出相同机器参数下能够比普通医疗压力袜组织结构产生的更大压力的组织结构；采用医疗压力袜袜机编织各个工艺参数下的管状织物，分别在不同规格型号的腿模上测试其接触压力，建立压力与各工艺参数的数学关系模型；根据压力功效需求，确定医疗压力袜对于定制者在腿部所需的压力大小和分布；将定制者在腿部所需的压力大小和分布代入压力与各工艺参数的数学关系模型，推导出对应的机器工艺参数，并使用推导出的机器工艺参数进行定制型医疗压力袜的编织。
其中，在步骤1中，根据不同织物组织结构和拉伸性能对压力袜压力大小的规律进行测试。具体为：设计并试织多种衬垫和集圈组织结构，如：平针1：1交叉衬垫组织，平针1：1直条衬垫组织，集圈1：1交叉衬垫组织，集圈2：2直条衬垫组织等，应用LonatiLA-40ME袜机(针筒直径4英寸，总352针，机号E28，4个喂纱装置)进行管状织物编织(112行)，通过实验测试与结果分析，选出相同机器参数下能够比普通医疗压力袜组织结构产生的更大压力的组织结构，本实施方式中集圈1：1交叉衬垫组织能够达到上述要求。该组织结构用于小腿后侧，与前侧普通的组织结构结合后，能够使得小腿前侧压力减小，后侧压力增大，从而缩减小腿前后侧的压力差，减少压力袜的压力不适配性。
在步骤2中，根据LonatiLA-40ME袜机可调节的工艺参数，包括送纱速度、针筒位置、衬垫纱三角位置、地组织三角位置、YOYO张力控制装置及伸长率。通过4因子3水平正交实验设计，在各工艺条件下编织脚踝段，小腿段，大腿段三个压力等级的管状织物共243只，并在3个不同规格型号的腿模上测试其接触压力，其中罗口纱线采用70D×2，面纱采用双包纱(Lycra40D+Nylon40D+Nylon40D)，衬垫纱，一级压力袜采用双包纱(Lycra210D+Nylon40D+Nylon40D)，二级压力袜采用双包纱(Lycra280D+Nylon40D+Nylon40D)，三级压力袜采用双包纱(Lycra420D+Nylon40D+Nylon40D)。
一级、二级、三级压力袜织物截面周长和送纱速度之间的线性关系，如公式(1)-(3)，
c1＝73.488+0.17x (1)
c2＝67.551+0.179x (2)
c3＝61.514+0.2x (3)
其中，c1，c2，c3分别是织物截面周长，x是送纱速度。
建立工艺参数与接触压力之间的数学模型，一级、二级和三级压力值的多元线性回归数学模型为公式(4)-(6)。
y1＝34.633-0.018x1-0.063x2-0.005x3 (4)
y2＝39.385-0.028x1-0.067x2+0.001x3 (5)
y3＝47.468-0.04x1+0.077x2+0.002x3 (6)
其中y1，y2，y3分别表示一级压力值、二级压力值、三级压力值，x1表示针筒位置、x2表示伸长率、x3表示送纱速度。
在步骤3中，定义医疗压力袜所需要的压力分布及其形状。通过非接触式三维人体扫描穿着者腿部，扫描给出的三维点云数据，提取从高度100mm至730mm处，共计80个截面，模拟腿的表面，确定腿表面曲率半径，计算每个横截面所需要织物的周长。如表1为三名个体的腿部各截面周长和距地高度。
表1个体关键部位对应的高度和截面周长(单位：mm)
如图2所示，表1中的B为踝部最小周长的点；B1为腓肠肌的止点；C为小腿的最大周长；D为胫骨节的下端；E为膑骨和腘窝的中心；F为K和E的中点，K为大腿根围。三名个体对应的一级、二级、三医疗压力袜的理论压力值见表2。
在步骤4中，将步骤3的理论压力值代入步骤2得到的多元线性回归数学模型可以确定上机编织的工艺参数并完成编织。三名个体对应的一级、二级、三医疗压力袜的设计参数以及理论压力值见表2，上机编织工艺单如图2。主体组织结构采用平针衬垫组织，B1点到D点共计146行后侧一半组织为集圈1:1交叉衬垫组织。1号受试者对应的三个级别的压力袜的一三路三角值为21.5mm，二四路三角值为20.4mm；2号受试者对应的三个级别的压力袜的一三路三角值为21.4mm，二四路三角值为20.5mm；3号受试者对应的三个级别的压力袜的一三路三角值为21.3mm，二四路三角值为20.6mm。
不难发现，本发明通过构建编织机器各织造工艺参数与压力的数学关系模型，结合人体各关键部位尺寸，开发定制型的医疗压力袜，达到适配于定制者的压力梯度。另一方面，本发明突破市面上使用最广的衬垫纱交叉衬垫的单一组织结构，开发针对个体小腿腿型的前侧和后侧不同组织的压力袜，缩减小腿前后侧的压力差，减少压力袜的压力不适配性。
表2压力袜参数设计及理论压力值预测
Claims (3)
1.一种基于压力功效需求的定制医疗压力袜参数化编织方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)试织各种针织组织结构，并进行测试选出相同机器参数下能够比普通医疗压力袜组织结构产生的更大压力的组织结构；
(2)采用医疗压力袜袜机编织各个工艺参数下的管状织物，分别在不同规格型号的腿模上测试其接触压力，建立压力与各工艺参数的数学关系模型；其中，通过多元线性回归方法建立压力与各工艺参数的数学关系模型，所述数学关系模型为：y1＝34.633-0.018x1-0.063x2-0.005x3；y2＝39.385-0.028x1-0.067x2+0.001x3；y3＝47.468-0.04x1+0.077x2+0.002x3；y1，y2，y3分别表示一级压力值、二级压力值、三级压力值，x1表示针筒位置、x2表示伸长率、x3表示送纱速度；
(3)根据压力功效需求，确定医疗压力袜对于定制者在腿部所需的压力大小和分布；
(4)将定制者在腿部所需的压力大小和分布代入压力与各工艺参数的数学关系模型，推导出对应的机器工艺参数，并使用推导出的机器工艺参数进行定制型医疗压力袜的编织。
2.根据权利要求1所述的基于压力功效需求的定制医疗压力袜参数化编织方法，其特征在于，所述步骤(1)中试织的针织组织结构包括平针交叉衬垫组织、平针直条衬垫组织、集圈交叉衬垫组织和集圈直条衬垫组织。
3.根据权利要求1所述的基于压力功效需求的定制医疗压力袜参数化编织方法，其特征在于，所述步骤(3)中通过对定制者采用非接触式三维人体扫描的方式得到定制者腿部的三维点云数据，模拟腿的表面，确定腿表面曲率半径和各横截面周长，根据压力袜的理论压力值确定定制者在腿部所需的压力大小和分布。
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