压力医疗袜的压力性能测试与评价

王永荣，秦洁云，王 敏，胡青云

(东华大学 a.服装与艺术设计学院；b.现代服装设计与技术教育部重点实验室，上海 200051)

压力医疗袜的压力性能测试与评价

王永荣a，b，秦洁云a，王 敏a，b，胡青云a

(东华大学 a.服装与艺术设计学院；b.现代服装设计与技术教育部重点实验室，上海 200051)

测试压力医疗袜的压力梯度分布和长时间穿着下的压力衰减情况.结果表明：医疗袜从脚踝到大腿部位的线圈排列密度递减，穿着中其变形率在38%～72%；人体穿着医疗袜状态下，各围度的前、后、内侧的压力值从脚踝到大腿梯度减小；同一围度，脚踝前、后、内、外侧位置的压力分布差异较大，小腿和大腿围度上压力值相差不大；人台穿着医疗袜4h，脚踝前侧、小腿后侧、小腿前侧、大腿前侧的压力依次衰减了18%，22%，20%，和12%，但仍保持从脚踝到小腿再到大腿的压力递减的分布趋势.

医疗袜；压力衰减；压力分布

压力医疗袜是一种具有促进静脉血液回流心脏功能的产品，其在脚踝部建立最高支撑压力，顺着腿部向上压力逐渐递减.压力的这种递减变化可使下肢静脉血回流，有效地缓解或改善下肢静脉和静脉瓣膜所承受压力.压力医疗袜在预防和治疗静脉疾病方面的应用已经有100多年的历史，欧、美、日等发达国家对压力医疗袜的应用非常普遍，而人体腿部静脉疾病的高发病率使压力医疗袜得到更广泛的应用.相关数据显示[1]，英国爱丁堡人口中40%的男性和32%的女性患有静脉疾病,美国人口中60%受到腿部静脉疾病的困扰.2012年中国有2亿人口患有静脉疾病，入院治疗的人数已经超过3 000万.

精确的压力大小、梯度分布和穿着时间是实现压力医疗袜功能的关键.但调查结果表明，目前98%的医疗袜无法产生理想的压力分布，且超过50%的产品产生反压力分布[2-3].这些问题将会影响医疗袜临床医疗效果，如：(1)压力不充分，不能对目标区域施加有效的压力或支撑；(2)压力过大，产生止血带效果，引起生理不舒适和损伤身体；(3)产生相反的压力分布，阻碍静脉回流，恶化静脉疾病；(4)压力性能不稳定，达不到预期的效果.持续稳定的压力分布是压力医疗袜应具有的重要品质.文献[4]指出，在恒定的变形下，含有高百分比弹性纱线的针织物存在严重的应力衰减问题.文献[5]证实服装压力随着面料多次的拉伸-回复过程而衰减.文献[6]测试了压力绷带的静态和动态压力疲劳，认为明确压力衰减趋势对于确定有效治疗时间,以及评估压力治疗效果是非常重要的.

美国、德国等发达国家对压力医疗袜的性能及压力分级已有针对性的研究.欧洲标准委员会在2001年颁布了压力医疗袜标准，根据在脚踝处产生的静态压力把压力医疗袜划分为4个等级，每个等级的梯度分布各不相同，用于治疗不同程度的静脉疾病[7].文献[8]分别在人体和腿模上测试服装压力，首次提出实际人体上的压力大小和分布应取代压力等级作为医疗袜选择的依据.文献[9]提出影响服装压力分布的因素包括织物性能、人体形态尺寸及服装的变形率等因素.文献[10]提出不同生产商供应的产品，即使标注为同一压力等级，不同人穿着形成的压力分布是不同的，静脉疾病的治疗疗效也不同，所以要求明确穿着后的压力分布状态.为此，本文从压力医疗袜和人体腿部形态两方面出发，测试压力医疗袜在不同截面的线圈密度变化、穿着状态下各截面的拉伸变形程度、人体上压力梯度分布及长时间穿着下的压力衰减趋势，测试结果为压力医疗袜梯度压力分布形成机理及压力性能优化提供参考.

1 实 验

本文分别测试压力医疗袜在不同截面的线圈密度变化和穿着在人台上的拉伸变形量，并进行人体穿着状态下服装压力分布测试，在人台上监测长时间(4h)穿着下各部位服装压力分布的变化趋势.

1.1 试样

采用进口压力医疗袜，款式为鱼嘴开口过膝袜，压力等级为3.059～4.256 kPa，尺寸为S号，成分为73%锦纶、27%弹性纤维.S号样袜建议适用的人体尺寸：脚踝周长为19～21cm,小腿周长为29～34cm,大腿周长为39～44cm.

1.2 线圈密度与拉伸变形率测试

采用Fire Fly Model GT605E型无线电子显微镜进行密度测试，医疗袜在平放状态下，从袜跟处开始，每隔2.5cm做标记，共选取18个截面，分别测试第1～18个部位的线圈排列密度，18个截面的位置示意图如图1所示.采用接触式测试方法及卷尺测试医疗袜的各截面的围度尺寸，包括医疗袜处于平放状态下各截面的围度尺寸(G1)和穿着在人台上各个截面的围度尺寸(G2)，医疗袜各截面的拉伸变形率计算如式(1)所示.

(1)

图1 医疗袜标记Fig.1 Divisions on the medical stockings

1.3 压力分布测试

采用日本AMI 3037型接触式气囊压力测量系统，传感器量程为0～35kPa，精度为±0.1kPa.

由于医疗袜施加于人体腿部的压力在各个部位均有差异，为了确定各部位的具体压力值，在人体上进行医疗袜的压力测试.由于不同人体腿部形态差异大，使医疗袜处于不同的拉伸变形状态，致使压力分布差别大。因此，选择一名在校女学生作为测试人体，其腿部尺寸如表1所示，与样袜适用人体的腿部尺寸偏差为±2 cm.选取右腿部脚踝、小腿、大腿3个围度上的多个部位进行压力测定.在每个围度上选取前、后、内侧、外侧4个位置，共计12个位置进行压力实验，服装压力值取测量仪稳定后2 min内的平均值.

表1 人体和人台的各部位围度Table 1 The dimension size of human leg and mannequin cm

为了研究长时间穿着下医疗袜的各部位压力变化趋势，在人台上进行压力测试，考虑到人体长时间站立或坐姿一般不超过4h的生活习惯，监测4h内的压力衰减情况，人台上18个截面的围度尺寸如表2所示.人台上测试部位分别选取右腿脚踝前侧、小腿前侧、小腿后侧及大腿前侧4个部位.在压力测试实验中，选取的被测位置脚踝部位对应医疗袜平铺2～3号截面之间，小腿最大围度部位对应10号位置，大腿部位对应17～18号截面之间.测试系统及选取位置如图2所示.

表2 人台18个截面的围度Table 2 The dimension size of 18parts on mannequin cm

图2 人台穿着医疗袜4h实验过程图Fig.2 The experiment process for pressure measurement on mannequin during a period of 4hours

2 结果与讨论

2.1 线圈密度测定实验结果与分析

医疗袜在平放状态下各部位的横密和纵密的测试结果如图3所示.

图3 医疗袜的线圈排列密度分布Fig.3 The loop density distribution on medical stockings

由图3可以看出，医疗袜从脚跟部位到大腿部位，其线圈排列密度为纵密总是大于横密，且在脚踝部位的横密和纵密达到最大值，分别为143纵行/5cm和186横列/5cm.从脚踝部位到大腿部位，医疗袜的横密与纵密依次减小，至大腿处分别减小到73纵行/5cm和121横列/5cm，且横密的变化较大，大腿处的横密约为脚踝部位的50%.医疗袜的线圈密度变化趋势与其自脚踝到大腿部位逐渐降低的压力分布一致，说明在医疗袜的织造中，控制工艺参数使织物的线圈密度发生改变是实现医疗袜压力梯度分布的方法之一.

2.2 医疗袜拉伸变形率测定实验结果与分析

根据式(1)计算医疗袜各截面在人台上穿着前后的拉伸变形率，结果如图4所示.由图1可知，医疗袜在被穿着前，其各截面围度沿腿部向上逐渐增大，在袜口下沿达到最大，平铺时围度为27.6 cm，最小为脚踝区域，围度为14.4cm.由图4可知，穿着在人台上后，医疗袜18个截面产生不同程度的拉伸变形，变形率为38%～72%，其中在3号截面的脚踝区域变形率较大，达到70%，在小腿最大截面区域的医疗袜变形率为43%～46%，膝盖部位的变形率较低，约为38%，随后变形率逐渐增加.

图4 医疗袜的变形率Fig.4 The deformation on medical stockings

2.3 人体穿着医疗袜时的压力分布测试结果

影响医疗袜压力分布的因素有很多，如人体骨骼结构、皮下组织结构和人体体型等.实验发现，选取的脚踝围度、小腿最大围度和大腿围度上前、后、内侧、外侧4个位置的压力分布均有差异.

人体穿着医疗袜时右腿部在脚踝、小腿、大腿3个围度上前、后、内、外侧4个部位的服装压力分布如图5所示.比较医疗袜前部的围度尺寸可以得知，脚踝、小腿、大腿的压力分别为4.74，3.45和1.89 kPa，符合压力医疗袜的功能设计，即从脚踝到大腿部位的压力递减.在各围度的后部、内侧也符合这样的压力递减规律.但在医疗袜外侧，测试的压力最小值出现在脚踝处，压力值为2.30kPa.这是因为外侧的测试点选取在脚踝凸点的上方，脚踝的凸点影响到其上方的医疗袜与人体的接触，使得此处的医疗袜压力偏小.从同一围度上来看，脚踝部位的压力分布差异较大，差值达2.44kPa.而在小腿部位，小腿前侧所受到的压力值最大，但其前、后、内、外侧4处位置所受到的压力值相差不大，在0.60kPa 以内.在大腿部位，其后侧所受到的压力要大于其他位置.

图5 人体上医疗袜的压力分布Fig.5 The pressure distribution of medical stockings on a real human leg

2.4 人台上长时间穿着时的压力分布测试结果

选取脚踝前侧、小腿后侧、小腿前侧、大腿前侧4个测试部位，在人台上穿着压力医疗袜4h内，腿部各部位压力分布的测试结果如图6所示.由图6可以看出，在4h的测试时间内，各测试部位的压力值都有一定程度的衰减，但仍保持从脚踝到小腿再到大腿的压力逐渐减小的分布趋势.通过计算可知，经4h穿着后，脚踝前侧、小腿后侧、小腿前侧、大腿前侧的压力依次减少了0.88，0.95，0.70和0.33 kPa，相对于各部位的初始压力依次衰减了18%，22%，20%和12%.小腿后侧的压力衰减值最大，这与小腿后侧的形态及曲率半径有关.

图6 人台上穿着医疗袜4h压力分布变化Fig.6 The pressure fatigue of medical stockings on mannequin

对人体和人台上对应测试点的服装压力大小进行对比，结果如图7所示,其中人台上测试的医疗袜压力取测试前2 min内压力的平均值.由图7可以看出，人台上测试的医疗袜压力在脚踝前侧、小腿前侧、小腿后侧及大腿前侧部位均大于在人体上的压力值，且在小腿后侧和大腿前侧的压力值相差较大.根据表1可知，人台的小腿围度要大于人体小腿，因而医疗袜穿着在人台上时的拉伸变形率更大，意味着压力值更大.另外，由于人体皮肤和皮下组织具有压缩性，使得测试传感器有一定的内凹，因而监测到的压力值偏小.

图7 人体和人台上压力分布对比Fig.7 Comparison of the pressure distribution between human leg and mannequin

3 结 语

本文测试了压力医疗袜在未穿着状态下不同截面的线圈排列密度变化，穿着状态下各截面的拉伸变形程度，人体上服装压力梯度分布及人台上长时间穿着下的压力衰减趋势，主要结论如下所述.

(1) 压力医疗袜从脚踝部位到大腿部位的横密和纵密逐渐递减，这与穿着状态下的压力分布规律一致，说明在上机织造时，通过喂入纱线长度控制相应部位密度是实现压力医疗袜功能设计的方法之一.通过穿着在人台上的医疗袜18个截面围度测试，计算得出变形率在38%～72%.在脚踝区域变形率较大达到70%，在小腿最大截面区域的变形率在43%～46%，膝盖部位的变形率较低在38%左右，大腿部位变形率逐渐增加到72%.

(2) 在人体穿着医疗袜状态下测试了脚踝、小腿、大腿围度上多部位的压力分布.在各围度的前、后、内侧的压力值符合压力医疗袜的功能设计，即从脚踝到大腿部位的压力递减.在同一围度上看，脚踝部位前、后、内、外侧位置的压力分布差异较大，压力差值达到2.44kPa，在小腿围度上和大腿围度上各位置所受到的压力值相差不大.

(3) 在人台上穿着医疗袜4h，测试各个部位的压力值.结果表明各个部位的压力值都有一定的衰减，但仍保持从脚踝到小腿再到大腿的压力逐渐减小的分布趋势.通过计算可知，在脚踝前侧、小腿后侧、小腿前侧、大腿前侧的4h穿着后的压力相对于其初始值依次衰减了18%，22%，20%和12%.由此可见，在医疗袜穿着中，各部位压力值不能保持恒定，因此，应进一步确认在长时间穿着医疗袜中，压力衰减对医疗效果的影响.

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Evaluation and Measurement of the Pressure Performance of Medical Stockings

WANGYong-ronga,b,QINJie-yuna,WANGMina,b,HUQing-yuna

(a.Fashion and Art Design Institute；b.Key Laboratory of Clothing Design and Technology，Ministry of Education，Donghua University，Shanghai 200051，China)

The interface pressure distribution and pressure fatigue of medical stockings during a period of time are measured.The results show that the density is decreasing from ankle to thigh,and the deformation at different position is varied of 38%-72%.Wearing on a real human leg,the measured pressure values on anterior,posterior and medial of leg are decreasing from ankle to thigh,at the same position,the pressure distribution on ankle is quite different among its anterior,posterior,medial and lateral,little different of pressure distribution on calf and thigh.Wearing on mannequin for a period of 4hours,the pressure values on ankle anterior,calf posterior,calf anterior and thigh anterior decrease by 18%,22%,20%,and 12%,respectively.However,the decreased trend of interface pressure from ankle to thigh is kept.

medical stockings; pressure decay; pressure distribution

1671-0444(2015)01-0048-05

2013-10-21

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目；东华大学国家/上海市大学生创新性项目(201310255039，201410255020)

王永荣(1983—)，女，内蒙古赤峰人，讲师，博士，研究方向为服装功能性及舒适性.E-mail：yrwang@dhu.edu.cn

TS 941.7

A