12.11测量压力的挑战
使用探针和传感器监测压力分布,以确定
广泛的医疗和服装产品对
了解产品的功效。
技术挑战是巨大的,因为表面是三维轮廓和可变形的。
纺织品可以根据其结构和纤维类型进行拉伸和恢复,而人类
身体覆盖着皮肤,下面是各种各样的脂肪和骨头。
压力是一个描述每单位面积施加的力的术语。允许
压力的定量测量如下:
P=F/A
(方程式1)
式中,P=压力,F=作用力,A=受作用力影响的面积。
当物体(如人体的一部分)与弹性织物(绷带)接触时
或者紧身衣)时它会受到压缩力。根据方程式1
上面,平均界面压力是总作用力除以界面面积。然而
平均压力只是故事的一部分。人体不是一个光滑的圆柱体,而是一个
可伸展皮肤的复杂表面,下面是软组织和坚硬的骨头。
此外,弹性织物并不是简单的材料,因为它们有不同的
不同方向的拉伸性能,并在拉伸后表现出松弛现象
扩大因此,有必要进行局部界面压力测量,以评估
压力分布,并找到峰值压力的浓度。
压力测量技术旨在绘制峰值的位置和大小
并获得关于界面上的压力梯度的信息。处理
收集的信息呈指数级增长,计算机系统已经发展到
分析数据并提供所研究的界面的视觉表示。
对于医疗产品,有许多工具用于测量压缩。
对于压缩袜,Hatra Mk2A+软管压力测试仪和Salzmann MST
已经培养出专业人才。对于其他应用程序,Kikuhime测试仪和
PicoPress®仪器被广泛使用。这些在第2节中进行了描述(
提及其他技术)。
在研究层面上,许多额外的传感器也被用于医疗产品
至于衣服。文书不断变化,但第3节强调
使用Tekscan压力传感器,包括FlexiForceTM接口压力传感器。
在医疗环境中,经常对肢体进行压迫(12.12压力单位
压力定义为力除以面积(拉普拉斯定律是
这个)。国际单位制(SI单位)认可帕斯卡为压力单位。
物理学家将1帕斯卡(Pa)定义为1牛顿力施加的压力
适用于一平方米的面积。国际单位制压力单位授予Blaise Pascal
17世纪法国先驱科学家,在
理解压力。
一帕斯卡表示低压,在许多应用中,其他单位
被认为更合适,有时是出于历史原因。有许多度量和
在国际单位制单位被定义之前,英制单位是常用的,并且它们仍然是
就业。公制单位示例为千克力/平方米(kgf/m2
)或克
每平方厘米的力(gf/cm2
)。英制压力单位是磅每平方英寸(psi)。
常用的一些重要的附加压力单位是:托、毫米汞柱和巴。
torr是一个纪念17世纪意大利物理学家Evangelista Torricelli的单位,他
发明了水银气压计,是第一个解释大气概念的人
压力他发现位于海平面的气压计中的水银柱
测量值为760毫米。1托是在
气压计,所以1托是1毫米汞柱。大多数压力测量医疗仪器都经过校准
单位为毫米汞柱。1托大约是33帕斯卡。
一巴表示海平面的平均大气压力。使用此单元很常见
当涉及深度处的水压时(例如,涉及潜水)。是的
现在定义为100kPa。气象图通常使用百帕,其中1
hPa=100Pa和1巴=1000hPa。
12.2用于医疗应用的压力传感器
12.21压缩袜:Hatra软管压力测试仪
20世纪70年代,开发了一种用于测量压缩袜性能的工具
由Derek Peat在Hosiery&Allied Trades Research Association(诺丁汉哈特拉,
英国)。该服装在一定范围内以规定的方式纵向和横向拉伸
尺寸。测量头使用应变仪记录任何
从脚踝向上的位置。头部有一块矩形板(25 mm宽)
推到拉伸的软管上并记录阻力。该设备提供
可重复的测试数据,并于1985年纳入英国标准6612。哈特拉
该测试仪还被另外两个英国标准采用:BS7672:1993和BS7563:1999。
MK2 Hatra在1990年之前就已经上市,之后Mk2A发布,允许
定制的腿部轮廓可轻松添加。目前的型号是Mk2A+,如图所示
12.1。
圆柱体形式),通常参考方程1的变体,称为
拉普拉斯定律:
P∞T/R(方程式2)
其中P(压力)与T(张力)除以R(半径)成正比。
这个方程是英国压缩袜标准中数据处理的基础
(b 66121985)。压缩绷带和长筒袜的医学背景是
Rotsch等人(2011年)总结。
拉普拉斯定律意味着半径越小(在恒定张力下)
压缩压力。由于人的腿在靠近脚踝的地方直径较小
在膝盖附近,如果绷带以恒定的张力缠绕,就会有压力
梯度(称为分级压缩),脚踝处有最大压力
膝盖的压力。这种分级压缩被认为会加速
静脉流速,对患者有医疗益处。
等式2还表明当半径小时存在潜在问题。A压力测量
厚度为几毫米的装置有可能使半径发生畸变
从而局部地扭曲压缩压力。有人提出了问题
关于一些仪器的准确性,因为这种影响。 |