CC BY
32
ТЕХНОЛОГИИ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
УДК 687.016
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭРГОНОМИЧНОСТИ БОЛЬНИЧНОЙ ОДЕЖДЫ © 2006 г. О.Н. Харлова, И.Ю. Соколовская,. О.В. Горбунова
Для выпуска высококачественной больничной одежды большое значение имеет объективность оценки ее качества. Важная роль отводится эргономическим показателям, предусматривающим обеспечение соответствия одежды функциональным возможностям и психоособенностям пациента, удобству пользования изделием при лечении и уходу за больным, а также гигиеническим показателям, обеспечивающим комфорт больному при эксплуатации изделия.
На кафедре Технологии и дизайна швейных изделий (ТДШИ) НТИ МГУДТ ведутся работы по проектированию эргономичной больничной одежды для людей с различными заболеваниями, в том числе и для людей, больных сахарным диабетом.
В качестве исследуемого эргономического критерия качества в данной работе выбрано контактное давление одежды на тело, так как оно является одним из важнейших показателей эргономического соответствия больничной одежды. Величина давления одежды из конкретного материала, зависит от конструктивных параметров базовой конструкции изделия. Основные конструктивные параметры базовых конструкций эргономичной одежды и их оптимальное сочетание сказываются на уровне комфорта и удобства, обеспечивают соответствие конструкции изделия заданному комплексу характерных движений больных, совершаемых в процессе жизнедеятельности.
Задача данной работы состояла в разработке инструментальной методики оценки контактного давления больничной одежды на тело человека и обработке полученных результатов с целью объективного определения эргономического уровня качества больничной одежды.
На основе анализа работ, посвященных проектированию эргономичной одежды [1, 2], можно сделать вывод, что такие исследования проводились, но, в основном, применительно к бытовой и специальной одежде. Оценка степени эргономичности больничной одежды ранее не осуществлялась.
Исходя из анализа условий эксплуатации больничной одежды и ухода за диабетическими больными, определены характерные движения больных, в наибольшей степени влияющие на выбор рациональных конструктивных параметров больничной одежды. К числу таких движений отнесены: 1 - подъем рук до
угла 90 ° относительно туловища; 2 - наклон туловища вперед; 3 - заведение правой руки в противоположную сторону; 4 - заведение левой руки в противоположную сторону. Движения 3 и 4 моделируют процедуру введения инсулиновых инъекций самими пациентами.
На основе анализа этих движений было определено положение информативной точки для размещения в ней датчика контактного давления: верхняя опорная поверхность спины (рис. 1).
Рис. 1. Положение тензометрического датчика давления на теле человека
Экспериментальные исследования осуществлялись тензометрическим методом, для чего была изготовлена и оттарирована экспериментальная установка для измерения величин контактного давления одежды на тело человека. Установка состоит из тен-зометрического датчика, тензоусилителя сигналов и регистрирующего прибора - цифрового мультиметра (вольтметра). Тензометрический датчик (рис. 2) состоит из корпуса и чувствительного элемента. Корпус представляет собой металлическую рамку, закрытую снизу алюминиевой пластиной 1, а сверху - чувствительной пленкой из медной фольги 2. Чувствительным элементом датчика являются четыре тензорезистора фольгового типа прямоугольной формы, два из которых наклеены на медную пленку 3, а два других - на металлическую пластинку 4. Корпус датчика имеет вывод для тезорезисторов 6 для соединения их с остальными элементами экспериментальной установки.
1 2 3 4
\ \\\Х\ \ V \\\ \ W
\ /
\\\ \ \ \ \ X \1
^ ^ 6 7
Рис. 2. Схема тензометрического датчика давления: 1 -металлическая рамка; 2 - чувствительные тензорезисторы; 3 - упругая (медная) пленка; 4 - выводы датчика; 5 - алюминиевая пластина; 6 - компенсационные тензорезисторы;
7 - контактная пластинка
Проведение эксперимента осуществлялось с использованием спроектированных на кафедре ТДШИ НТИ МГУДТ образцов одежды различных моделей и
Y,(xb Х2)
P, Па
805 I
800
-1 -0,5 0 0,5 1
Кодированные значения покроя рукава а)
XO P, Па
fx,6) fx,5)
покроев для больных диабетических отделений Новосибирских клиник.
Методика проведения экспериментальных исследований конструкций больничной одежды заключалась в следующем: на теле испытуемого в определенной информативной точке крепился датчик давления, надевался образец изделия, выполненный по одному из исследуемых вариантов конструкции, после чего испытуемый последовательно, с заданным темпом выполнял комплекс характерных движений. Величины контактных давлений фиксировались вольтметром. Для улучшения эргономических свойств больничной одежды необходимо минимизировать давление одежды на тело человека.
Г,(хь Х2) Р, Па
fx,4)
800
-1 -0,5 0 0,5 1
Кодированные значения покроя рукава
Y,(x\, Х2)
б) P, Па
fx,6)
f(x,5) • • • *
f(x,4)
Кодированные значения покроя рукава Кодированные значения покроя рукава
в) г)
Рис. 3. Зависимость величины давления от конструктивных параметров при совершении: а - движения 1; б - движения 2; в - движения 3; г - движения 4 . Кодированные значения покроя рукава: -1 - втачной; 1 - реглан
Эксперимент по исследованию влияния конструктивных параметров на величину контактного давления одежды на тело человека проводился по плану полного факторного эксперимента ПФЭ 2 [3]. В качестве факторов, влияющих на величину давления, были выбраны покрой рукава (рукав-реглан и втачной рукав рубашечного типа) и прибавка на свободу проймы по глубине, с диапазоном варьирования 4 - 6 см. В результате исследований получены количественные значения контактного давления одежды на тело человека.
В результате реализации ПФЭ были получены математические модели, выражающие зависимость величины критерия «контактное давление» от выбранных факторов при различных видах движения
Yj = 820,25 - 7,25xj + 6x2 - 6,5xj x2 ;
Y2 = 819,333 - 6,667xj + 2,833x2 - 2,5xj x2 ; (1)
Y3 = 840,792 - 13,208x1 - 8,958x2 + 6,042x1 x2 ;
Y4 = 826,875 - 14,625x1 - 4,375x2 - 6,625x1 x2 ,
где Y, - расчетная величина эргономического критерия (индекс i соответствует номеру движения);
x1, x2 -
соответственно кодированные значения покроя рукава и величины прибавки на свободу проймы (Пспр).
Наглядным представлением зависимости давления от конструктивных параметров являются следы функций Yj(x1, x2) при x = const. На рис. 3 представлены зависимости величины контактного давления одежды на тело человека от покроя рукава (переменная x на рис. 3: x = -1, - соответствует втачному рукаву, x = 1 -рукаву реглан) при фиксированных значениях прибавки на свободу поймы 4 - 6 см.
Анализируя рис. 3 а, можно сделать вывод, что при увеличении Пспр в конструкциях с втачным рукавом величина контактного давления возрастает, а в конструкциях с покроем рукава реглан, наоборот, -уменьшается, но это изменение очень незначительно. Причем, при значении Пспр= 4 см величина давления, оказываемого одеждой на тело человека практически одинакова, как для конструкций с втачным рукавом, так и с рукавом реглан. Максимальное значение давления в конструкции с втачным рукавом наблюдается при Пспр = 6 см, минимальное - при Пспр= 4 см.
Анализ уравнения регрессии ПФЭ (1) свидетельствует о том, что в данном случае на величину контактного давления оказывает влияние лишь покрой рукава, так как коэффициенты при втором факторе и взаимодействии факторов незначимы [3]. Это наглядно представлено на рис. 3 б, причем большая величина давления характерна также для изделий с втачным рукавом.
Следующая зависимость (рис. 3 в) позволяет сделать вывод, что и в конструкциях с втачным рукавом, и с рукавом реглан, величина давления одежды на тело человека уменьшается с увеличением значения
Пспр: максимальное значение давления наблюдается в образцах с Пспр= 4 см., минимальное - при Пспр= 6 см.
График, представленный на рис. 3 г, показывает, что зависимость значения контактного давления от Пспр при различном покрое рукава неодинакова: в конструкциях с втачным рукавом величина давления возрастает при увеличении прибавки, а в конструкциях с рукавом реглан - уменьшается (получено максимальное значение величины давления при втачном рукаве при Пспр= 6 см, в то время как, в конструкции с рукавом реглан при Пспр= 6 см давление минимальное).
В целом можно сделать вывод, что в исследуемых образцах больничной одежды с рукавом реглан наблюдается большее соответствие конструкции изделий размерам тела человека в динамике (меньшая величина контактного давления).
Результаты исследований показали, что характер влияния выбранных конструктивных параметров базовых конструкций изделий на величину контактного давления во многом обусловлен видом совершаемых человеком движений. Имеет место дифференциация оптимальных сочетаний исследуемых параметров конструкций для различных видов движений. Таким образом, полученные результаты исследований позволят спрогнозировать степень эргономического соответствия проектируемых конструкций больничной одежды в зависимости от покроя рукава, величины прибавки на свободу проймы, с учетом условий эксплуатации.
Выводы
Разработана методика поведения эргономического исследования внутреннего динамического соответствия больничной одежды, установлены типичные движения больных сахарным диабетом, определена зона положения тензометрического датчика давления, разработаны экспериментальная установка для количественного измерения давления одежды на тело человека и методы обработки и оценки полученных результатов.
Литература
1. Сурженко Е.Я. Теоретические основы и методическое обеспечение эргономического проектирования специальной одежды: Автореф. дис ... докт. техн. наук: 07.09.01. Сп-б., 2001.
2. Наурзбаева Н.Х. Исследование и оптимизация конструктивных араметров одежды по эргономическим показателям динамического соответствия: Автореф. дис. канд. техн. наук: 25. 05. 81. М., 1981. /МТИЛП/.
3. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента. М., 1974.
Новосибирский технологический институт МГУДТ
20 февраля 2006 г.
