Разработка методики проектирования лечебно-профилактической одежды (на примере изделий для массажа)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Разработка методики проектирования лечебно-профилактической одежды (на примере изделий для массажа)

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Разработка лечебно-профилактических изделий, направленных на оздоровление человека, является одним из приоритетных направлений научных исследований в России.

Здоровье человека - самый главный его жизнеобеспечивающий фактор. Развивающийся технический прогресс ускоренными темпами ухудшает экологическую среду обитания человека, что отрицательно сказывается на его здоровье. Кроме того, заболевание органов опорно-двигательной системы напрямую связано с прямохождением человека. Чтобы помочь людям, страдающим подобными заболеваниями, часто используют испытанное средство - массаж. Но больной не всегда имеет возможность получать медицинские услуги в стационаре.

В последние годы большое внимание уделяется проектированию лечебно-профилактических изделий, призванных предупредить заболевание и облегчить страдания больного. Труды М.С. Гензера, Ф.Х. Садыковой, В.Н. Филатова, Е.Б. Кобляковой, А.А. Бикбулатовой, З.А. Вадачкория, Ю.А. Шаммут, А.В. Голубчиковой, З.Р. Ивановой, Л.В. Ивановой, А.П. Жукова, М.В. Паршикова, Р.Ш. Вахтангишвили и др. авторов посвящены разработкам лечебно-профилактических изделий различного назначения и области применения. Лечебно-бандажные лечебно-профилактические изделия могут быть фиксированного, механического, теплового или комбинированного действия. Механическое действие может быть вызвано трением, покалыванием, давлением. Вопросы использования механического действия в виде давления в оздоравливающей одежде до настоящего времени изучены в недостаточной степени. В связи с этим актуальным становится создание лечебно-профилактических изделий механического воздействия давлением, способствующих снижению болевого синдрома.

Целью диссертационной работы является разработка конструкций лечебно-профилактической одежды, обеспечивающей снижение болевого синдрома у людей с заболеваниями опорно-двигательного аппарата за счет механического воздействия давлением.

Для достижения цели решены следующие задачи:

- разработаны требования к свойствам лечебно-профилактических изделий;

- разработаны методы и средства реализации оздоравливающих свойств изделий;

- установлены ограничения действия лечебно-профилактических изделий;

- разработаны конструкции лечебно-профилактических изделий с учетом выдвигаемых требований по выбору материалов, средств устойчивости конструкции, расчету параметров массажных элементов;

- определены методы оценки эффективности действия лечебно-профилактических изделий массажного действия;

- разработана информационная база для проектирования лечебно-профилактической одежды массажного действия для людей с заболеваниями опорно-двигательного аппарата.

Объектом исследования принята система «человек - одежда лечебно-профилактического назначения - оздоравливающий эффект».

Методы исследований. Теоретический и экспериментальный подходы исследования основаны на системном подходе к решению поставленных задач. Применены методы математического моделирования и планирования эксперимента. Механические свойства образцов материалов определялись экспериментально по стандартным методикам. Оценка реакции организма человека при воздействии лечебно-профилактической одежды проведена бесконтактными органолептическими и инструментальными методами. Обработка результатов исследований осуществлялась с применением компьютерных программ Microsoft Office Professional Edition 2003, Microsoft Excel, STATISTICA 6.0, SPSS for Windows 13.0, Corel DRAW X3 и др. На отдельных этапах работы использованы методы маркетингового исследования и логического анализа.

Научная новизна работы заключается в том, что в ней:

- разработаны теоретические основы проектирования лечебно-профилактических изделий, включая параметрические, геометрические характеристики и материалы для изделий и функциональных элементов;

- установлены форма, параметры массажных элементов, их количество и зоны местоположения в изделиях;

- научно установлены значения параметров воздействия лечебно-профилактических изделий для получения оздоравливающего эффекта;

- доказана эффективность использования массажных элементов из силикона для лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата за счет комплексного воздействия его механических и теплофизических свойств.

Практическая значимость работы:

- установлена взаимосвязь факторов оздоровления и показателей свойств конструкции изделий;

- впервые разработан новый ассортимент лечебно-профилактической одежды для мужчин и женщин с заболеваниями опорно-двигательного аппарата;

- разработан прибор для измерения давления лечебно-профилактической одежды на тело человека;

- разработана информационная база данных для проектирования лечебно-профилактической одежды массажного действия для людей с заболеваниями опорно-двигательного аппарата;

- разработан алгоритм проектирования лечебно-профилактических изделий;

- доказан эффект снижения болевого синдрома.

Техническая новизна разработок подтверждена патентом Российской федерации на изобретение №2254849 «Корсет для массажа (варианты)».

Автор защищает конструкцию лечебно-профилактического изделия с использованием массажных элементов из силикона.

Апробация и реализация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на кафедре ТШП ГОУ ВПО «РосЗИТЛП», КиТШИ Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна, на XXX Федеральной оптовой ярмарке товаров и оборудования легкой промышленности «Текстильэкспо» (Москва, 2008 г.) и на конференциях:

1. Международная научно-техническая конференция, Уфа, 2005 г.

2. Межвузовская научно-техническая конференция «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», М., 2006 г.

3. Межвузовская научно-техническая конференция аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности. (Поиск - 2008)», Иваново, 2008 г.

4. Межвузовская научно-практическая конференция «Инновационные и наукоемкие технологии в легкой промышленности», М., 2008 г.

5. Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», М., 2008 г.

6. IV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности», Казань, 2008 г.

7. Международная научно-практическая конференция «Безопасность пищевых продуктов и товаров народного потребления», Алматы, 2008 г.

Достоверность результатов работы подтверждена актом апробации и внедрения в отделении неврологии федерального государственного учреждения здравоохранения «Медико-санитарная часть УВД Ульяновской области».

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 научных работ общим объемом 2,9 п.л., патент Российской Федерации на изобретения №2254849 «Корсет для массажа (варианты)».

Социальная эффективность от внедрения нового вида изделий медицинского назначения проявляется в увеличении темпов реабилитации больных, в повышении психологического комфорта при пользовании изделиями.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, терминов и приложений. Материалы диссертации изложены на 181 страницах, содержат 13 рисунков, 31 таблицу. Список литературы включает 149 наименований. Приложения представлены на 83 страницах.

Содержание работы

лечебный профилактический массаж

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, определяются цели и задачи исследований, характеризуется научная новизна, показана практическая значимость, социальный эффект от внедрения. Приведены сведения об объектах исследования, представлены данные об апробации работы и публикациях.

Первая глава посвящена анализу работ, отражающих современный уровень разработок конструкций лечебно-профилактической одежды. На основании анализа разработана классификация медицинских изделий из текстильных материалов [1].

В результате литературного обзора разработана концептуальная модель проектирования и сформулированы задачи, которые необходимо решить.

Патентный анализ выявил факторы, обеспечивающие процесс выздоровления организма человека, наиболее значимые из них: конструкция изделия, площадь лечебного воздействия, степень давления изделия на тело человека, тепловое воздействие, продолжительность пользования, отведение влаги, излучение.

Вторая глава посвящена разработке конструкций лечебно-профилактических изделий массажного действия. Установлено, что конструкция лечебно-профилактических изделий определяется свойствами материалов, составляющих пакет изделия, степенью необходимого и достаточного давления изделия на тело человека для получения положительного терапевтического эффекта, технологией изготовления. Теоретически обоснован выбор материалов конструкции, которые обеспечивают высокие гигиенические, физико-механические свойства для обеспечения профилактических функций и экологического комфорта изделий массажного действия. Исследование разрывных и релаксационных характеристик материалов основы (хлопчатобумажная ткань и хлопкольняное трикотажное полотно) позволило разработать конструкции пакетов бретелей и поясов, обеспечивающих устойчивую надежность конструкций изделий.

На основании антропометрических исследований (рис. 3) группы людей разного возраста, пола, раз личных весовых категорий установлены форма и параметры массажных элементов. Малые: высота - 5 мм, ширина и длина - 10 мм, форма - квадрат. Большие: высота - 10 мм, ширина - 15 мм, длина - 35 мм, форма - прямоугольник.

Установлено местоположение силиконовых массажных элементов в жилете для массажа, которое соответствует топографическим схемам расположения активных точек (АТ) на задней поверхности торса человека. Расстояние между центрами массажных элементов 30 мм.

Разработаны базовые и модельные конструкции лечебно-профилактических изделий массажного действия, система креплений которых учитывает особенности фигуры мужчин и женщин.

На основании медицинской литературы выявлено, что для обеспечения изделиями профилактических и лечебных функций необходимо, чтобы давление изделия на тело человека было в пределах 10-25 мм рт. ст. С целью исследований степени давления жилетов для массажа были установлены зоны и уровни действия лечебно-профилактических изделий [2].

Установлено, что функция давления лечебно-профилактических изделий массажного действия зависит от физико-механических свойств материала основы изделия, таких как, растяжимость, поверхностная плотность, упругость; конструктивных прибавок; количества и параметров массажных элементов в зоне действия. С целью подтверждения установленной зависимости проведен эксперимент. Для реализации этой цели разработан прибор для измерения давления жилета для массажа на тело человека со съемными датчиками, с возможностью замеров давления на площади 15 х 15 мм и 15 х 35 мм.

Экспериментально доказано действие жилетов для массажа из различных материалов на кожный покров человека в статике и динамике и соответствие изделий категории лечебно-профилактических.

Методом регрессионного анализа доказана линейная зависимость функции давления изделий от количества массажных элементов и от ширины детали спинки жилета на уровне замеров.

Полученные уравнения регрессии имеет вид линейного полинома

, где

Y - расчетное значение выходного параметра давления;

Х₁, Х₂…, Х_i - кодированные значения уровней факторов;

a_i, a_ii - значения коэффициентов регрессии.

Уравнения регрессии построены для всех уровней замеров давления на манекене и человеке (рис. 6).

Полученные математические модели уравнений регрессии дают возможность рассчитать величины давления изделия в любых точках действия массажных элементов и разрабатывать изделия профилактического назначения с заданными свойствами.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования эффективности оздоравливающего действия проектируемого изделия на организм человека.

Методами физиолого-гигиенической оценки установлена реакция организма человека на действие жилета для массажа, которая выражается изменением параметров относительной влажности и температуры воздуха в пододежном пространстве, изменением температуры кожного покрова и увеличением теплового потока в зонах воздействия, в изменении окраски кожного покрова человека.

Исследования ответной реакции организма на действие жилетов для массажа на тканой и трикотажной основе проведены с помощью термогигрометра «ИВА-6А» контактным способом и бесконтактным способом с помощью инфракрасного пирометра С-110 «Факел». Результаты испытаний показали увеличение показателей реакции организма от действия всех изделий. Эксперимент показал, что окраска кожного покрова в зоне действия массажных элементов изменилась от бледно розовой до красной в точках действия массажных элементов. Результаты исследования с доверительной вероятностью б_4,6 = 0,99 показали, что температура кожного покрова человека до и после эксплуатации изделий увеличилась на 1-2С. Выявлено, что организм реагирует быстрее на действие изделия на тканой основе, что выражается в увеличении относительной влажности в пододежном пространстве на 3-4%, температуры пододежного слоя воздуха на 1-1,5 єС по сравнению с параметрами реакции организма на действие трикотажного жилета для массажа. Полученные данные дают возможность говорить об увеличении теплового потока, исходящего от поверхности тела человека, и, следовательно, о реакции организма на воздействие лечебно-профилактического изделия. Увеличение относительной влажности соответствует выполненной легкой работе человека. Комфортные теплоощущения человека при этом подтверждают гипотезу о положительном терапевтическом действии изделия на его организм (рис. 7).

Доказательством эффективности использования жилета для массажа служат расчеты температур на поверхности разрабатываемых изделий в точках крепления массажных элементов и между ними и сравнение этих величин с экспериментальными данными. Результаты расчета показали, что расчетные температуры на границе воздушной прослойки и изделия близки к экспериментальным данным и не зависят от структуры материалов.

Величины воздушных прослоек пододежного пространства жилета для массажа определены в ходе испытаний на манекене контактным методом прокола иглой.

Для расчета температуры на поверхности изделий в точках крепления массажных элементов, появилась необходимость в уточнении коэффициента теплопроводности силикона в связи с большим разбросом его параметров в технической литературе.

Испытания по проверке теплопроводности силикона (ГОСТ 7076-87) проводились методом измерения плотности стационарного теплового потока. Установлены плотность силиновой резины 1134 кг/м³и коэффициент теплопроводности 0,288 Вт/м єС.

Расчеты показывают, что силиконовые массажные элементы накапливают тепло. Таким образом, массажные элементы оказывают не только механическое, но и тепловое воздействие на акупунктурные точки организма человека. Результаты расчетов показывают, что разность тепловых потоков, проходящих через массажные элементы и зоны между ними, составляет в среднем 1єС, что доказывает действие лечебно-профилактических изделий именно в точках крепления силиконовых массажных элементов.

Оценкой эффективности действия жилетов для массажа служит сравнение состояния больного до и после эксплуатации изделия в условиях опытной носки.

Психологическое исследование проведено методом субъективной оценки боли с помощью Опросника боли McGill (MPQ) и теста САН (Самочувствие-Активность-Настроение). Эффективность лечения по САН доказана увеличением показателей по всем категориям теста и группам испытуемых. Эффективность лечения по McGill доказана уменьшением количественной оценки боли.

В ходе опытной носки установлена продолжительность пользования изделиями в качестве дополнительных лечебных средств. Для изделия на тканевой основе она составляет 14 дней, для трикотажных изделий срок использования может быть увеличен до 21 дня. В качестве профилактики при нервных перегрузках, в период восстановления после травм, изделия могут быть использованы постоянно.

Объективной оценкой эффективности жилета для массажа послужило

бесконтактное термографическое обследование, которое подтвердило положительное влияние разрабатываемых лечебно-профилактических изделий.

Четвертая глава посвящена разработке методики проектирования лечебно-профилактической одежды на примере жилета для массажа.

Для информационного обеспечения проектирования лечебно-профилактических изделий, в процессе которого происходит учет всего комплекса требований к объекту проектирования, как части системы «человек - одежда лечебно-профилактического назначения - оздоравливающий эффект», разработана информационная база и алгоритм проектирования лечебно-профилактических изделий.

В соответствии с концепцией проектирования лечебно-профилактических изделий определены показатели требований, которые обеспечиваются требованиями к конструкции изделий, предъявляемыми на каждом этапе проектирования. Номенклатура требований составляет структуру информационной базы для проектирования лечебно-профилактических изделий: назначение и область применения изделия; материалы конструкции, физико-механические свойства материалов; размерные характеристики фигуры человека; параметры давления на тело человека для получения положительного терапевтического эффекта. Банк данных для проектирования лечебно-профилактических изделий на примере жилета для массажа содержит количественные характеристики показателей: назначение и область применения изделия (для массажного воздействия на акупунктурные точки задней поверхности торса человека); физико-механические характеристики трикотажного полотна, ткани, силиконовых массажных элементов; форму и размеры массажных элементов; размерные характеристики фигуры человека; параметры необходимого и достаточного давления для получения положительного терапевтического эффекта.

Социальная эффективность разработки лечебно-профилактических издели массажного действия доказана опытной ноской в стационаре отделения неврологии федерального государственного учреждения здравоохранения «Медико-санитарная часть УВД Ульяновской области», по результатам которой составлен акт апробации и внедрения разработки лечебно-профилактических изделий массажного действия.

Консультации со специалистами отделения показали, что разработка лечебно-профилактических изделий массажного действия актуальна и своевременна. Социальная эффективность разработки заключается в увеличении количества оздоравливаемого населения, в т.ч. инвалидов, в увеличении темпов реабилитации больных, в повышении психологического комфорта при пользовании изделиями.

Общие выводы по работе

1. Разработанная классификация лечебно-профилактической одежды из текстильных материалов позволяет решать проблемы снижения болевого синдрома у людей, страдающих заболеваниями опорно-двигательного аппарата.

2. Установленная взаимосвязь факторов, влияющих на оздоровление, и показателей свойств конструкции изделий позволила разработать требования к конструкции лечебно-профилактической одежды.

3. Теоретическое обоснование применения силикона в массажных изделиях позволило обеспечить экологический комфорт лечебно-профилактической одежды.

4. Разработана математическая модель проектирования лечебно-профилактических изделий с заданными параметрами давления изделий на тело человека, обеспечивающих оздоравливающий эффект.

5. Расчет в конструкции формы, параметров, зон расположения массажных элементов позволил разработать новый ассортимент лечебно-профилактической одежды массажного действия для людей с заболеваниями опорно-двигательного аппарата по технике точечного массажа.

6. Разработан банк данных и алгоритм проектирования лечебно-профилактической одежды, обеспечивающей снижение болевого синдрома у людей с заболеваниями опорно-двигательного аппарата.

7. По результатам проведенных исследований разработаны критерии оценки оздоравливающего действия изделия.

8. Экспериментально доказана эффективность оздоравливающего действия изделия на организм человека. Проведена апробация изделий в условиях стационара отделения неврологии ФГУЗ «Медико-санитарная часть УВД Ульяновской области».

9. Установлено, что результаты диссертационной работы имеют социальный и экономический эффект. Социальная эффективность проявляется в увеличении количества оздоравливаемого населения, в увеличении темпов реабилитации больных, в повышении психологического комфорта при пользовании изделиями. Предполагаемый экономический эффект для потребителя составит 8562 рубля.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях

1. Тихонова Т.П., Захватова Е.В. Одежда, как средство оздоровления человека. // Швейная промышленность. - М., 2006, №3, с. 31.

2. Захватова Е.В., Тихонова Т.П. Определение зон, влияющих на оздоровление человека, в лечебно-профилактических изделиях. // Швейная промышленность. - М., 2007, №6, с. 56.

3. Тихонова Т.П., Захватова Е.В. Анализ требований, предъявляемых к оздоравливающей одежды. Сборник научных статей Международной научно-технической конференции 14-15 декабря 2005 г. - Уфа: УфГУС, 2005, с. 169.

4. Тихонова Т.П., Захватова Е.В. Классификация изделий медицинского назначения. Тезисы докладов. Межвузовская научно-техническая конференция «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», ч. 1 - М.: РосЗИТЛП, 2006, с. 88.

5. Тихонова Т.П., Захватова Е.В. Требования к материалам конструкции лечебно-профилактической одежды. Сборник материалов межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности. (Поиск - 2008)». Часть 1. - Иваново: Ивановская государственная текстильная академия, 2008 г., с. 161.

6. Захватова Е.В., Тихонова Т.П. Оздоравливающая одежда - необходимость настоящего времени. Сборник докладов межвузовской научно-практической конференции «Инновационные и наукоемкие технологии в легкой промышленности» (23-25 апреля 2008 г.), ч. 1 - М: ИИЦ МГУДТ, 2008, с. 101.

7. Тихонова Т.П., Захватова Е.В. Выбор зон по определению реакции организма на воздействие лечебно-профилактических изделий. Тезисы докладов. Межвузовская научно-техническая конференция «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», ч. 1 - М: РосЗИТЛП, 2008, с. 91.

8. Тихонова Т.П., Захватова Е.В. Определение относительной влажности пододежного микроклимата. Сборник статей. IV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности». - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008, с. 145.

9. Тихонова Т.П., Захватова Е.В. Исходные данные, необходимые при проектировании одежды для лечения опорно-двигательной системы человека. Безопасность пищевых продуктов и товаров народного потребления. Материалы международной научно-практической конференции (27-28 ноября 2008 г.). - Алматы: АТУ, 2008, с. 81-82.

10. Патент №2254849 от 27.06.05 Решение о выдаче патента на изобретение от 16.11.2004 г. по заявке №2004103482/14 (003647), приоритет от 06.02.2004. Корсет для массажа (варианты) /Захватова Е.В., Конопальцева Н.М./.

Размещено на Allbest.ru