Новации в области проектирования, конструирования, технологии изготовления и дизайна швейных изделий и обуви

Проведение антропометрических измерений проводилось комплексным методом с использованием следующих инструментов: дуговые, обхватные, поперечные и продольные измерения поверхности тела - при помощи полотняной сантиметровой ленты; проекционные, высотные измерения, а также их взаимное расположение в различных плоскостях определяли при помощи ростомера и по фотографиям. Высоты определяли от уровня пола (подножки кресла) до соответствующих антропометрических точек на теле инвалида, находящегося в комфортном, спокойном состоянии в положении сидя в кресло-коляске.

Осанка оценивалась по размерным признакам «Положение корпуса» и «Высота плеч». «Высота плеч» определялась как разница проекционных размерных признаков «Высота шейной точки» (Т10) и «Высота плечевой точки» (Т5), измеряемых при нахождении фигуры в кресло-коляске (с применением метода фотограмметрии).

Фотографирование проводилось цифровой камерой «Lumix» модели dMC-LZ2 фирмы «Panasonic» (с цифровым разрешением 300 пиксел /дюйм) во фронтальной и саггитальной плоскостях (анфас и правым боком к экрану) с учётом необходимых требований, изложенных в [73].

Главная вертикальная ось, при фотографировании фигур в анфас, проходила по медиально-сагиттальному сечению, при съёмке в про- филь - на 3-4 см впереди вертикальной оси плеча [73]. Фотографические снимки были выполнены на фоне сетки с шагом 50Ч50мм.

Определение численности достоверной выборки проводилось в соответствии с методикой [74]. При доверительной вероятности Р(х) = 0,95 и показателе точности результатов измерений = 5 %, объём выборки составил 180 человек. Объектами исследования явились мужчины с инвалидностью, приводящей к ограничению двигательных возможностей средней возрастной группы.

Экспериментальные данные измерений были обработаны принятыми в антропометрии методами вариационной статистики по стандартным программам. Оценка соответствия распределения признаков исследуемой выборки нормальному закону распределения произведена по показателю погрешности П. Экспериментальные данные показали, что найденные значения асимметрии и эксцесса характеризуют распределение размерных признаков, кроме размерного признака «Обхват бёдер с учётом выступа живота» (Т19), как нормальное, что подтверждается, во-первых, рассчитанными значениями асимметрии и эксцесса, не превышающими первого порога вероятности ( и ), и, во-вторых, показатель погрешности П не превышает 5 % порога.

Значение коэффициента эксцесса для размерного признака «Обхват бёдер с учётом выступа живота» (Т19) значительно превышает первый порог вероятности, но меньше второго, а величина погрешности П = 9,88 %, что больше допустимого уровня. Следовательно, можно предположить, что распределение этого размерного признака отличается от нормального.

Следующим этапом работы стало выявление изменений, рассчитанных в результате обработки экспериментальных данных, и их сравнение с размерными признаками, характеризующими типовые фигуры. Для оценки достоверности различия статистических параметров исследуемой выборки от выборки, характеризующей типовые фигуры, был применён метод Стьюдента, используемый для проверки гипотез о достоверности разницы средних двух выборок (табл. 2.14).

Таблица 2.14

Оценка достоверности различия между средними величинами некоторых размерных признаков двух выборок (типовых фигур мужчин согласно [75] и исследуемой группы ЛОДВ)

Условное обозначение размерного признака	Выборочная средняя исследуемой выборки, см	Выборочная средняя выборки типовых фигур, см	Среднее квадратическое отклонение s исследуемой выборки	Среднее квадратическое отклонение s выборки типовых фигур	d, см	tрасч
Т16 (Ог3)	101,81	102,8	8,04	6,46	0,99	1,014
T18 (От)	97,04	93	10,27	10,85	-4,04	-3,335
T13 (Ош)	41,20	41,76	1,53	1,52	0,56	1,217
T19 (Об)	110,70	106,23	9,89	6,84	-4,47	-4,365
T29 (Озап)	19,06	18,77	1,34	0,56	-0,29	-0,880
T45 (Шг)	39,39	39,25	2,48	1,90	-0,14	-0,261
T40 (Дтс)	44,72	45,07	3,23	0,86	0,35	0,767
T36 (Дтп)	54,04	55,99	4,00	1,05	1,95	3,878
T47 (Шс)	42,30	40,97	2,88	1,33	-1,33	-2,711
T22 (Ок)	38,43	39,49	2,11	1,37	1,06	2,296



Проведённые расчёты свидетельствуют о том, что разности между среднеарифметическими величинами (d) некоторых анализируемых размерных признаков (Т18, Т19, Т36, Т47, Т22) значительно больше 1,0 см. Для размерных признаков Т18, Т19, Т36, Т47, Т22 рассчитанные значения теста t_расч превышают критическое значение для уровня достоверности 0,05 t_{0,05, n-2} = 2,042. Таким образом, для размерных признаков Т18, Т19, Т36, Т47, Т22 следует считать разницу средних достоверной.

Представленные в таблице две выборки принадлежат разным совокупностям, а это значит, что использование обычных стандартов размерных признаков для проектирования мужской одежды для ЛОДВ, передвигающихся при помощи кресло-коляски, не вполне правомерно. В связи с этим возникает острая необходимость разработки классификационной схемы особенностей телосложения фигур мужчин с инвалидностью, приводящей к ограничению двигательной возможности (передвигающихся при помощи кресло-колясок).

Анализируя значения ведущих размерных признаков исследуемой выборки (n = 180), можно отметить следующее: среднее арифметическое значение по росту (Т1) составило 171,7 см (что соответствует типовому значению размерного признака «Рост» - 170 см), с размахом варьирования абсолютной величины в выборке от 158 см до 184 см. Процентное распределение фигур по росту составило: Т1 = 167,0 174,9 см 51,85 %, Т1 ? 166,9 см 18,52 % и Т1 ? 174,9 см 29,63 %. В соответствии с [75] фигура среднего роста характеризуется вариабельностью размерного признака «Рост» от 167,0 см до 179,0 см и нормальным соотношением конечностей и туловища; при интервале вариабельности от 158,0 см до 166,9 см - фигура низкого роста; от 179,1 см до 185,0 см - фигура высокого роста. Распределение фигур ЛОДВ по росту представлено на рисунке 2.50.



Рис. 2.50. Распределение фигур по размерному признаку «Рост»

Среднее арифметическое значение по обхвату груди (Т16) составило 101,8 см (что соответствует типовому значению размерного признака «Обхват груди третий» - 100 см) с размахом варьирования данного размерного признака в выборке от 91 см до 128 см. Процентное распределение фигур по обхвату груди составило: Т16 = 95,0 104,9 см 57,54 %, Т16 меньше 95,0 см 18,51 % и Т16 больше 104,9 см 23,95 % и представлено на рисунке 2.51.

Рис. 2.51. Распределение фигур по размерному признаку

«Обхват груди третий»

Среднее арифметическое значение по обхвату талии (Т18) составило 91,0 см (что соответствует типовому значению размерного признака «Обхват талии», равного 94 см) с размахом варьирования данного размерного признака в выборке от 81 до 119 см. Процентное распределение фигур по обхвату талии составило: Т18 =90,0 104,9 см 48,13 %, Т18 меньше 90,0 см 24,59 % и Т18 больше 104,9 см 27,28 % и представлено на рисунке 2.52.

В соответствии с [75] определены решающие правила для определения степени полноты типовых фигур с нормальным распределением жироотложений.

Рис. 2.52. Распределение фигур по размерному признаку «Обхват талии»

Худой тип фигуры характеризуется разностью Ог₃-От=20 см (при интервале вариабельности от 17,0 до 22,9 см); фигура нормального типа - Ог₃-От = 14 см (при интервале вариабельности от 11,0 до 16,9 см) и фигура полного типа - Ог₃-От =8 см (при интервале вариабельности этой разницы от 5,0 до 10,9 см). При неравномерном распределении жироотложений решающие правила определения типа телосложения определяются разницей между абсолютными величинами размерных признаков Ог₃ и От. При вариабельности этой разницы от 22,0 до 8,0 см фигура относится к верхнему типу. Брюшной (или корпулентный) тип фигуры, характеризуется большим выпуклым животом и(или) обильным жироотложением, определяется как разница абсолютных значений размерных признаков «Обхват талии» и «Обхват груди третий». Интервал вариабельности составляет от 0 до 8,0 см.

Таким образом, установлено, что наиболее часто встречающаяся фигура в исследуемой выборке характеризуется средним значением роста - 171,7 см, обхвата груди третьего - 101,8 см и обхвата талии 91 см, что соответствует типовой фигуре 170-100-94. Фигура относится к полному типу с равномерным распределением жироотложений (ОГ₃-ОТ = 101,8 - - 91,0 = 10,8 см).

Анализируя исследуемую выборку по признакам осанки, а именно по положению корпуса и высоте плеч, определили, что наибольший процент встречаемости имеют фигуры с сутулой осанкой (Пк = 9,2 - 11,0 см), нормальными плечами (Вп = 6,5 - 7,2 см).

Распределения частоты встречаемости типов осанки по каждому из перечисленных выше размерных признаков приведены на рисунке 2.53.

Результаты анализа антропометрического обмера и исследование внешней формы мужских фигур с ограничением двигательных возможностей подтверждают влияние сидячего образа жизни на особенности телосложения исследуемых ЛОДВ, а именно:

- очевидно изменение абсолютных значений размерных признаков, наиболее часто встречающихся в анализируемой выборке по сравнению с выявленной типовой фигурой: увеличение обхватов груди, талии, бёдер, плеча и уменьшение обхвата колена;

- наибольшую частоту встречаемости имеют фигуры с сутулой осанкой (61 %) и нормальными плечами (53 %).

-



Выявленная на основе проведённых антропометрических исследований фигура размера 170-100-94 полного типа с равномерным распределением жироотложений, с сутулой осанкой и нормальной высотой плеч была выбрана в качестве базовой для разработки модели и конструкции одежды. Определённая фигура может быть рекомендована в качестве базовой при промышленном способе производства адаптационной одежды для мужчин с ограниченными возможностями движения средней возрастной группы.

На основе анализа антропометрических исследований можно предложить следующую классификационную схему особенностей мужских фигур с инвалидностью, приведшей к ограничению двигательных возможностей и передвигающихся при помощи кресло-колясок (рис. 2.54).

Данная классификация синтезирует положительные стороны кластерного и иерархического методов классификации. При её разработке впервые удалось представить качественные характеристики внешнего облика ЛОДВ, передвигающихся при помощи кресло-коляски, в виде безразмерных количественных показателей, определены возможные уровни варьирования численных значений каждого из факторов и решающие правила для получения «информационного портрета» заказчика 77. Для составления информационно-логических и решающих правил определения особенностей телосложения использованы данные работы [75, 78] и результаты антропометрического исследования. Таким образом, предложенная классификация может быть использована в целях промышленного изготовления адаптационной одежды для ЛОДВ.



Рис. 2.54. Классификационная схема особенностей телосложения фигур мужчин с инвалидностью, приведшей к ограничению двигательных возможностей и передвигающихся с помощью кресло-коляски



Формирование рационального пакета материалов при изготовлении адаптационной одежды для ЛОДВ

Известно, что физиология людей с ограниченными возможностями движения резко отличается от остального населения - у них наблюдается гиперчувствительность кожных покровов, повышенная реакция на аллергенные раздражители, снижение кровоснабжения некоторых органов; поэтому к материалам, которые будут использоваться при изготовлении одежды для ЛОДВ, должны предъявляться особые, повышенные требования.

При выборе показателей качества в данной работе использован экспертный метод, позволяющий определить минимальное количество наиболее значимых показателей.

Для проведения экспертной оценки предлагалось проранжировать факторы свойств ткани, влияющие на качество комплекта для людей с ограниченными двигательными возможностями: Х₁ - устойчивость к разрыву; Х₂ - устойчивость к истиранию; Х₃ - гигроскопичность; Х₄ - воздухопроницаемость; Х₅ - пылеёмкость; Х₆ - жёсткость; Х₇ - масса; Х₈ - электризуемость; Х₉ - лёгкость в уходе (несминаемость и устойчивость к загрязнению); Х₁₀ - усадка; Х₁₁ - устойчивость окраски; Х₁₂ - привлекательность тактильных свойств.

Опрос проводился среди специалистов Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса (ЮРГУЭС) и Ставропольского технологического института сервиса, а также ЛОДВ, передвигающихся при помощи кресло-коляски, и людей, ухаживающих за инвалидами. Численность экспертов составила 12 человек для каждой группы опрашиваемых. Априорное ранжирование проводилось в соответствии с методикой [79, 80]. Анкеты для априорного ранжирования обработаны методом ранговой корреляции [81]. Обработка результатов анкетирования экспертов проводилась с помощью программного продукта «Ранж», разработанного специалистами кафедр «Технология изделий из кожи, стандартизация и сертификация» и «Математика» ЮРГУЭС.

Исследования показали, что наиболее существенное влияние на качество комплекта для людей с ограниченными двигательными возможностями оказывают 5 факторов: Х₄ - воздухопроницаемость, Х₃ - гигроскопичность, Х₁ - устойчивость к разрыву, Х₁₂ - привлекательность тактильных свойств, Х₉ - лёгкость в уходе (несминаемость и устойчивость к загрязнению).

Распределение качественных характеристик материалов для адаптационного комплекта приведено в соответствии с рисунком 2.55.

Рис. 2.55. Структурная схема определения качественных характеристик материалов функционального комплекта для ЛОДВ



Обоснование выбора основной ткани адаптационной одежды для ЛОДВ

Известно, что обеспечение комфортного состояния человека достигается эквивалентным соотношением микроклимата пододёжного пространства и температуры окружающей среды. Основными факторами пододёжного комфорта являются правильный выбор пакета материалов и грамотное решение конструктивно-декоративного решения модели (наличие защитных и вентиляционных накладок и вставок и т.д.).

В связи с определением условий эксплуатации (в помещениях или тёплое время года) можно принять в качестве допустимых следующие параметры выбора основных материалов: воздухопроницаемость - до 330-370 дм³/(м²с), паропроницаемость - не менее 56 г/(м²г), гигроскопичность (при относительной влажности воздуха 65 %) - не менее 7 % [44], поверхностной плотностью около 120-260 г/м² и толщиной 0,3-0,9 мм [48]. При этих параметрах жёсткость материалов верха должна находиться в пределах до 7000 мкНсм².

При этом, необходимо учитывать такие свойства материалов, как несминаемость, пылепроницаемость, пылеёмкость и электризуемость.

Несминаемость материала в значительной степени зависит от его волокнистого состава и структуры. Известно, что повышенную несминаемость имеют материалы, выработанные из волокон, обладающих высокой упругостью, в том числе синтетических [48], но наличие синтетических волокон является нежелательным для ЛОДВ. Пылепроницаемость и пылеёмкость не должна превышать 15 % [21]. Показатель электризуемости является особо нежелательным для любых видов одежды ЛОДВ. В соответствии с [82] пакеты одежды с содержанием натуральных волокон в первом слое от 80 до 90 % являются безопасными в электростатическом отношении.

Помимо вышеперечисленных требований, материалы для изготовления адаптационной одежды ЛОДВ должны обладать хорошими формовочными свойствами, быть удобными в обработке, иметь низкую осыпаемость и прорубаемость, обладать высокими свойствами прочности и износостойкости. С этой целью допустимо введение в структуру нитей синтетических волокон и применение некоторых гидрофобных отделок, отделки «стирай-носи» [83].

Рассмотрев комплекс требований, предъявляемых при выборе материалов верха для адаптационной одежды ЛОДВ, можно рекомендовать следующие характеристики показателей материалов верха (табл. 2.15).

Таблица 2.15

Характеристика показателей материалов верха для адаптационной одежды ЛОДВ

Наименование показателя	Единицы измерения	Допустимые параметры
Поверхностная плотность	г/м2	180-260
Толщина	мм	0,3-0,9
Воздухопроницаемость	дм3/(м2с)	До 330-370
Паропроницаемость	г/(м2г)	Не менее 56
Гигроскопичность (при относительной влажности воздуха 65 %)	%	Не менее 7
Жёсткость	мкНсм2	До 7000
Несминаемость	%	Не менее 60
Пылеёмкость (относительная пылеёмкость)	%	Не более 15
Электризуемость (удельное электрическое сопротивление)	Ом·м	Около 3,2·108
Усадка	%	Не более 1,5 % по основе и 2 % по утку
Стойкость к истиранию по плоскости	Циклы	Не менее 600
Разрывная нагрузка по основе и по утку	Н	Не менее 900
Прочность на раздирание по основе	Н	25

Всем приведённым выше характеристикам отвечают смесовые ткани, производимые компанией «Чайковский текстиль». Особенность технологии, применяемой при их производстве, состоит в том, что смешивание волокон производится на стадии прядения пряжи, а не в ткачестве, как у большинства производителей. Готовому материалу обеспечиваются хорошие прочностные характеристики за счёт введения полиэфира и хорошие гигиенические показатели за счёт хлопка [83]. Схема структуры тканей группы «Премьер» представлена на рисунке 2.56.

Рис. 2.56. Схема структуры ткани «Премьер»

Ткань проста в уходе, выдерживает большое количество циклов стирки, обладает малой сминаемостью, хорошей воздухопроницаемостью и гигроскопичностью, низкой электризуемостью, безопасна для здоровья (благодаря малому содержанию свободного формальдегида [84]), сохраняет презентабельный вид на протяжении всего срока эксплуатации, производится в соответствии с российскими стандартами безопасности и качества, имеет соответствующие сертификаты.

Заключительные отделки придают ткани комфорт и экономичность в эксплуатации: лёгкость отстирывания загрязнений различного происхождения (отделка ГРУ), отличные показатели восстановления складок, пространственной стабильности, несминаемости в мокром состоянии, приятный шелковистый гриф (отделка СН). Отделки обеспечивают хорошие эксплуатационные свойства без снижения паропроницаемости материала.

Из зарубежных аналогов всем перечисленным выше требованиям отвечает ткань итальянской компании Klopman (ведущего производителя тканей для рабочей и специализированной одежды в Европе).

По данным [85], изделия из тканей Klopman не требуют особого ухода и допускают возможность высокотемпературной стирки до 95 °С с максимальной усадкой изделия в 2 %. При этом одежда сохраняет потребительские качества в течение 100 и более стирок при высокотемпературном уходе (85-90 °С), обладает увеличенным в 2-3 раза сроком эффективной эксплуатации. Все показатели тканей Klopman, в том числе по воздухопроницаемости, гигроскопичности и теплообмену, превосходят аналоги и 100 % хлопок. Одежда из тканей Klopman не пиллингуется и имеет достаточный уровень прочности. Кроме того, она полностью безопасна для человека и окружающей среды (сертификат Eco-label - Oko tex) [85].

Интерес для изготовления функциональной одежды ЛОДВ представляют ткани Superbandmaster, Trapper sanitized, Startmfster, Scala, Arena, Titan Regular, выпускаемые компанией Klopman, процентное соотношение натуральных волокон в которых больше аналогов, производимых в «Чайковском текстиле», а гигиенические, эксплуатационные и потребительские свойства предпочтительнее.

Обоснование выбора подкладочной ткани адаптационной одежды для ЛОДВ

Подкладка изделия соприкасается с поверхностью тела человека на большой площади достаточно длительное время (всё время нахождения человека в коляске), поэтому её свойства имеют большое значение для обеспечения нормальной деятельности кожных покровов.

При эксплуатации одежды ЛОДВ на удовлетворительное самочувствие оказывает степень гладкости подкладочных материалов. Установлено, что лёгкие материалы с гладкой поверхностью прилипают к увлажнённому телу человека, ослабляя потоотделительную функцию кожи, поэтому для одежды ЛОДВ можно рекомендовать использование материалов, имеющих небольшую опорную поверхность, высокую гигроскопичность, оптимальное соотношение скорости сорбции и десорбции вла- ги [44].

Ранее было определено обязательное использование в качестве подкладочного материала натуральной ткани. Среди натуральных тканей предпочтительными оказались хлопчатобумажные вследствие их высоких гигиенических качеств и сравнительно низкой стоимости.

Хлопчатобумажные ткани гигроскопичны и влагоёмки, не прилипают к коже во влажном состоянии и не препятствуют выделению пота [44].

Можно предположить, что использование в качестве подкладки брюк атравматичной гипоаллергенной фланелевой ткани с эффектами раздражения окажет попутное профилактически-лечебное воздействие на кожные покровы: вызовет вегетативные проявления в виде ощущения «согревания», а также позволит локально улучшить кровообращение в зоне соприкосновения.

Для проверки высказанной гипотезы в качестве исследуемых факторов, характеризующих исследуемые ткани, выбраны поверхностная плотность и показатель степени шероховатости поверхности ткани, который может характеризоваться коэффициентом тангенциального сопротивления.

Тангенциальное сопротивление возникает при взаимном перемещении двух соприкасающихся поверхностей материалов. Значение коэффициента тангенциального сопротивления (f_тс) зависит от волокнистого состава, вида нитей, переплетения и плотности материала, изменяется в пределах от 0,3 до 1 [48] и представляет собой отношение силы тангенциального сопротивления (или трения) Т₀ к силе нормального давления N:

f_тс=T₀/N. (2.59)

Экспериментальным путём были установлены значения f_тс для различных артикулов фланели со 100 % содержанием хлопкового волокна.

Исследования проводились наиболее распространённым методом определения коэффициента тангенциального сопротивления текстильных материалов - методом наклонной плоскости [86]. Колодка и наклонная плоскость были обтянуты образцами исследуемой ткани в соответствии с [86]. Опыт повторялся 15 раз, результатом записывалось среднее арифметическое последних пяти измерений. Данные первых десяти измерений не учитывали, так как из-за притирания поверхностей значение угла меняется. Результаты измерений приведены в таблице 2.16.

Таблица 2.16

Значения коэффициента тангенциального сопротивления

исследуемых тканей, выбранных в качестве подкладки брюк

Материалы, выбранные для исследований, и их артикулы	Угол наклона плоскости, град.	Коэффициент fтс
Фланель, арт. Р 1188	44,2	0,97
Фланель, арт. Р 1159	43,7	0,95
Бумазея, арт. 1127	43,3	0,94
Фланель, арт. 1679	42,3	0,9

На втором этапе с целью прогнозирования взаимного сцепления материалов верха и подкладки были проведены исследования пар материалов, предлагаемых для изготовления адаптационных брюк для ЛОДВ.

Исследования по определению взаимного сцепления основных материалов («Премьер-210» и «Klopman») и выбранных видов подкладки брюк исследовалось на той же установке, следуя аналогичным принципам. Значения коэффициентов тангенциального сопротивления подкладочной стороны основного материала при взаимодействии с изнаночной стороной подкладочных тканей приведены в таблице 2.17.



Таблица 2.17

Значения коэффициента тангенциального сопротивления

для исследуемых тканей верха и подкладки брюк

Пары исследуемых материалов	Угол наклона плоскости , град.	Коэффициент fтс
Фланель (арт. Р1159) + «Премьер-210»	41,5	0,88
Бумазея (арт. Р1127) + «Премьер-210»	41,1	0,87
Фланель (арт. 1679) + «Премьер-210»	40,1	0,84
Фланель (арт. Р1188) + «Премьер-210»	42,0	0,89
Фланель (арт. Р1159) + «Klopman»	40,5	0,85
Бумазея (арт. Р1127)+ «Klopman»	39,1	0,82
Фланель (арт. 1679) + «Klopman»	38,6	0,81
Фланель (арт. Р1188) + «Klopman»	41,1	0,87

Несмотря на достаточно высокие значения коэффициентов тангенциального сопротивления при взаимодействии пар материалов можно предположить, что на внешнем виде изделия это не отразится вследствие фиксированного статичного положения нижних конечностей в инвалидной кресло-коляске.

Таким образом, экспериментальным путём были разработаны рекомендации для выбора материалов подкладки брюк с учётом их свойств (табл. 2.18).

Таблица 2.18

Показатели свойств фланелевой ткани, рекомендованных

в качестве подкладки брюк ЛОДВ

Наименование показателя	Единицы измерения	Допустимые параметры
Поверхностная плотность	г/м2	150-170
Толщина	мм	около 0,5
Воздухопроницаемость	дм3/(м2с)	400-600
Паропроницаемость	г/(м2г)	Около 60
Гигроскопичность (при относительной влажности воздуха 65 %)	%	Не менее 7
Жёсткость	мкНсм2	Не более 4000
Пылеёмкость (относительная пылеёмкость	%	15
Усадка	%	3,5 % по основе и 2 % по утку

Сравнительная характеристика свойств исследуемых подкладочных тканей, отвечающих всем вышеперечисленным требованиям, представлена в таблице 2.19.

Таблица 2.19

Сравнительная характеристика свойств подкладочной ткани

Наименование показателя	арт. Р1159	арт. 1127	арт. Р1188	арт. 1679	Единицы измерения
Поверхностная плотность	164	160	166	165	г/м2
Толщина	0,55	0,59	0,57	0,50	мм
Воздухопроницаемость	404	231	549	400	дм3/(м2с)
Гигроскопичность (при относительной влажности воздуха 65 %)	12	10	7	9	%
Пылеёмкость (относительная пылеёмкость)	15	15	16	15	%
Усадка по основе Усадка по утку	3 2	5 2	3,5 2	3,5 2	%

Как показывает сравнительная характеристика свойств подкладочных тканей, целесообразно в качестве подкладочного материала в дальнейших исследованиях использовать фланель (арт. 1159). Можно предположить, что введение в мягкую, гипоаллергенную ткань дополнительных условий стимулирования кожных покровов нижних конечностей (в виде швов, застроченных в продольном направлении) позволят усилить физиотерапевтический эффект адаптационных брюк.

Для подтверждения выдвинутой гипотезы была разработана методика и проведён эксперимент по исследованию влияния пакета материалов на изменение температуры кожных покровов нижних конечностей при разных сочетаниях подкладочных материалов брюк с приблизительно одинаковыми значениями поверхностной плотности и разной структурой поверхности (шероховатостью). Схема проведения исследований приведена на рисунке 2.57.

Во время проведения группы экспериментов на подкладке передних частей брюк были выполнены швы в поперечном направлении детали через каждые пять сантиметров. Ширина шва 0,3 см, рубец шва направлен в сторону поверхности кожи. Место расположения швов определялось по зоне контакта передних частей брюк с поверхностью бедра. На задних частях брюк швы не выполнялись во избежание травмирования кожи и возникновения пролежней. При осуществлении характерных движений для ЛОДВ (потирания ладонями и различными предметами о переднюю поверхность бедра) взаимодействие швов и поверхности кожи позволило повысить температуру в среднем на 0,3 °С.

Рис. 2.57. Схема проведения исследований

К участию в испытаниях допускались лица (инвалиды, передвигающиеся при помощи кресло-коляски), которые не имеют патологических изменений состояния здоровья или болезни в момент исследования.

Соматическое состояние здоровья испытуемых оценивал врач измерением температуры тела, артериального давления, частоты сердечных сокращений. Все показатели регистрировались в исходном состоянии (в положении сидя в одежде, предназначенной для испытания при температуре воздуха (20±1) °С, относительной влажности воздуха от 40 до 60 % и при подвижности воздуха не более 0,1 м/с). Средняя базовая температура кожных покровов нижних конечностей составила 28,2 °С.

Определение температуры кожных покровов проводилось с помощью измерительно-расчётного комплекса, представляющего собой аппаратуру, фиксирующую и передающую на компьютер информацию, а также самого компьютера с программным обеспечением. Датчики температуры и влажности размещались на теле человека. Точность измерения составляла 0,1 °С. В ходе проведения эксперимента были определены значения средневзвешенной температуры кожных покровов нижних конечностей, измеренных при помощи термопары на следующих участках: передней и задней поверхностях в верхней и нижней частях бедра левой и правой нижних конечностях, на голени левой и стопе правой конечности. Датчики размещались в зоне пододёжного пространства на участках контакта кожи с шероховатой поверхностью подкладочной ткани. Показания теплового состояния кожи регистрировались каждые две минуты в течение 25 минут (когда показания датчиков выравнивались и больше не изменяли своих значений). По каждому эксперименту рассчитывалась средняя температура кожных покровов нижних конечностей; при эксплуатации каждой пары сочетаний ткани в брюках оценивалось теплоощущение человека по семибалльной шкале - состоянию комфорта соответствовал балл «4». Результаты проведения эксперимента приведены в таблице 2.20.



Таблица 2.20

Результаты проведения экспериментальных исследований

при различных видах и конструкции подкладки брюк

Название ткани подкладки брюк, артикул	Средневзвешенная температура поверхности кожных покровов ног, Т ,°С	Коэффи-циент тангенциального сопротивления, fтс	Поверхностная плотность ткани, Р, г/м2	Теплоощу- щение, баллы
Саржа подкладочная арт.3202	27,95	0,67	164	2,8
Бумазея арт. 1127	28,12	0,94	160	3,2
Бумазея арт. 1127 со швами	28,28	0,94	160	3,2
Фланель арт. 1679	28,43	0,9	165	3,6
Фланель арт. 1679 со швами	28,81	0,9	165	3,7
Фланель арт. Р1159	28,62	0,95	164	3,8
Фланель арт. Р1159 со швами	28,97	0,95	164	3,8
Фланель арт. Р1188	28,98	0,97	166	3,8
Фланель арт. Р1188 со швами	29,14	0,97	166	3,8

В результате эксперимента были определены свойства подкладочной ткани брюк ЛОДВ, при которых атравматичное действие поверхности ткани вызывает локальное увеличение температуры и позволяет обеспечить комфорт кожных покровов.

Исследования показывают, что наилучшие значения температур кожных покровов показывают эксперименты с тканями, имеющими наибольший коэффициент тангенциального сопротивления (с ярко выраженной шероховатой поверхностью) при приблизительно одинаковой поверхностной плотности; использование этих же тканей даёт наиболее высокие баллы оценки теплоощущения. При этом доказано влияние конструкции подкладки брюк (наличие поперечных швов на частях брюк) на увеличение температуры. При использовании образцов со швами температура в среднем повышается на 0,3 °С при одинаковой оценке теплоощущения.

Схема взаимодействия шероховатой структуры поверхности ткани с кожными покровами представлена на рисунке 2.58.

Рис. 2.58. Схема взаимодействия шероховатой структуры

поверхности ткани с кожными покровами

Результаты эксперимента представлены на графике зависимости повышения температуры кожных покровов от структуры поверхности подкладки брюк (рис. 2.59). Нумерация артикулов исследуемой ткани совпадает с приведённой в таблице 2.20.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что использование в качестве подкладки брюк ткани, имеющей шероховатую поверхность (в том числе дополненную выполнением поперечных швов на передних частях брюк), позволяет локально усилить капиллярное кровообращение нижних конечностей, что сопровождается субъективными ощущениями комфорта, согревания ног [87].

Рис. 2.59. График изменения средневзвешенной температуры

кожных покровов нижних конечностей

Результаты исследований необходимо учесть при подборе рационального пакета материалов одежды для людей с ограниченными двигательными возможностями.

Разработка математической модели прогнозирования состояния человека в брюках с различными видами подкладки

Для создания формализованного аппарата описания процессов терморегулирования, предложена специализированная математическая модель, основанная на базовых положениях математического описания процессов теплоснабжения тела человека и его конечностей [88] и на определении математических зависимостей описания процессов терморегулирования за счёт ответной реакции кожи человека при контакте с фактурой ткани одежды. Разработка новой математической модели выделенного процесса на базе классических подходов и предложенной гипотезы приводит к новой концепции, представленной на рисунке 2.60. Реализация представленной концепции позволяет производить расчёты и прогнозировать состояние теплоснабжения тела человека с учётом различных вариантов ткани (с характеристиками их плотности и жёсткости) в модели искусственной системы возбуждения кожи средствами адаптационной одежды.

Рис. 2.60. Концепция математической модели «человек - одежда»

с системой искусственного возбуждения

Данная концепция была положена в основу исследований по определению показателей характеристик и последующей разработки математической модели, прогнозирующей состояние ЛОДВ в брюках с различными видами подкладки. Принципиальная схема исследований влияния пакета и структуры материалов на комфортное тепловое состояние нижних конечностей представлена на рисунке 2.61.

В соответствии с предложенной схемой были выделены следующие характеристики ткани: коэффициент тангенциального сопротивления (f_тс), поверхностная плотность (Р, г/м² ), гигроскопичность (Г, %). В дополнение к выбору ткани была предложена конструкция подкладки с выполненными в поперечном направлении застрочными швами шириной 0,3 см на передних частях брюк (на участках соприкасания подкладки с поверхностью бедра) для возможного большего воздействия на кожные покровы.

Были приняты следующие показатели, отражающие ощущения человека: изменение средневзвешенной температуры кожных покровов нижних конечностей после проведения опыта, (?Т); замер в баллах комфортности от носки брюк в течение опыта - теплоощущение, (Б); отражение соматического состояния здоровья кожи человека после десяти дней носки брюк с определённым видом подкладки, (С).

Рис. 2.61. Принципиальная схема исследований влияния пакета и структуры материалов на комфортное тепловое состояние нижних конечностей

Дополнительно при проведении исследований отмечалось, к какому типу телосложения по полноте относится испытуемый: полный, нормальный или худой. Обследован 21 человек (инвалиды, передвигающиеся при помощи кресло-коляски). Для формирования математических моделей использовался метод пошагового регрессионного анализа.

Для результатного фактора «Теплоощущения, (Б)» фактор-аргумент «Тип телосложения по полноте» по результатам предварительных расчётов явился значимым. Это значит, что параметры регрессионной зависимости вида Б=(f_тс, Р, Г) определялись по каждому типу телосложения отдельно.

Из расчёта коэффициентов парной корреляции для всех типов телосложения (хотя и в разной степени) наиболее сильна связь фактора «Теплоощущения, (Б)» с влияющим фактором «Коэффициент тангенциального сопротивления, (f_тс)», далее довольно близко по тесноте положительной статистической связи следует фактор «Поверхностная плотность ткани, (Р)». Фактор «Гигроскопичность, (Г)» имеет довольно слабую отрицательную статистическую связь.

Получены следующие регрессионные модели, описывающие зависимость теплоощущения инвалидов:

Для худого типа телосложения:

Б_х.т. = 2,2648 f_тс +0,0087Р - 0,0965 Г. (2.60)

Коэффициент достоверности =0,9897.

Для полного типа телосложения:

Б_п.т. = 2,5051 f_тс + 0,0095Р - 0,0953 Г. (2.61)

Коэффициент достоверности =0,9949.

Для нормального типа телосложения:

Б_н.т. = 2,0379 f_тс + 0,0094Р - 0,0657 Г. (2.62)

Коэффициент достоверности =0,9855.

На основании расчёта коэффициентов эластичности, отражающих долю аргументов в формировании значения результирующего фактора «Теплоощущение» можно сделать вывод о весьма незначительном влиянии на него «Гигроскопичности».

Для результатного фактора «Диапазон изменения температуры, ?T» фактор-аргумент «Тип телосложения по полноте» является незначимым фактором, что позволило определять параметры регрессионной зависимости вида ?T =(f_тс, Р, Г) по общей выборке.

Полученная регрессионная модель, имеющая наивысший коэффициент достоверности (0,9307):

?T = 1,0491f_тс + 0,0194Р - 3,3081Г+0,7594 Г². (2.63)

Величины коэффициентов регрессии показывают, что по наибольшему влиянию на параметр оптимизации рассматриваемые факторы располагаются в следующей последовательности: коэффициент тангенциального сопротивления (f_тс) и поверхностная плотность ткани (Р), г/м² .

Положительные знаки при коэффициентах регрессии свидетельствуют о том, что увеличение коэффициента тангенциального сопротивления и поверхностной плотности ткани приводит к увеличению температуры кожных покровов.

Графическое представление влияния факторов на показатель «Диапазон изменения температуры» проводился при помощи построения поверхности отклика, которая строилась с использованием пакета прикладных программ Maple 9.5.

На рисунке 2.62 представлена взаимосвязь между гигроскопичностью и поверхностной плотностью при среднем значении f_тс = 0,73.

Рис. 2.62. Взаимосвязь гигроскопичности и поверхностной

плотности ткани при среднем значении f_тс

На рисунках 2.63 и 2.64 представлены взаимосвязи между: гигроскопичностью и коэффициентом тангенциального сопротивления при среднем значении поверхностной плотности Р = 162 г/м² и поверхностной плотностью и коэффициентом тангенциального сопротивления при среднем значении гигроскопичности Г = 10 %.

Рис. 2.63. Взаимосвязь гигроскопичности и fтс при среднем значении поверхностной плотности ткани	Рис. 2.64. Взаимосвязь поверхностной плотности ткани и fтс при среднем значении гигроскопичности

При рассмотрении связи соматического здоровья кожных покровов человека в адаптационных брюках и характеристик ткани подкладки брюк выявлено, что имеется тенденция уменьшения комфортности от носки костюма с ростом ?T (на графике принято обозначение ДТ) (рис. 2.65).

Рис. 2.65. График зависимости С=f(?T) и формула тренда

Таким образом, использование полученной зависимости позволяет точно определить критичное значение, при котором наступает дискомфорт от носки брюк.

?T_кр = 1,0496/0,4369 = 2,4°. (2.64)

Определив критичное значение ?T для соматического здоровья кожи, можно рассмотреть, в каком диапазоне должны изменяться характеристики ткани подкладки: f_тс, Р, Г.

Для модели вида ?T =f(f_тс) аналитическая зависимость имеет вид

?T = 46,739 f_тс² - 72,824 f_тс + 28,097. (2.65)

Выполнив расчёты, получили, что f_тс для комфортных брюк должно иметь значения в диапазоне 0,54 f_тс<1 (рис. 2.26).

Для модели вида ?T = f (Р) аналитическая зависимость имеет вид

?T = 0,0645Р² - 20,864Р + 1686,4. (2.66 )

Получили, что Р для комфортных костюмов должно иметь значения в диапазоне 155 г/м² Р <169 г/м² , однако растущие значения температуры могут быть получены при применении тканей со значением Р = 162 г/м²; уровень критической температуры ограничивает этот показатель значением Р = 168 г/м² , что представлено на рисунке 2.67.

Рис. 2.66. Границы оптимальных значений fтс	Рис. 2.67. Границы оптимальных значений поверхностной плотности

Для модели вида ?T =f(Г) аналитическая зависимость имеет вид

?T =0,8902Г² - 3,8592Г + 4,6577. (2.67)

Выполнив расчёты, получили, что Г для комфортных брюк должно иметь значения в диапазоне 5 % Г< 14 % .

Растущие значения температуры могут быть получены при применении тканей со значением Г = 9 %; уровень критической температуры ограничивает этот показатель значением Г = 14 %, что представлено на рисунке 2.68.

Рис. 2.68. Границы оптимальных значений гигроскопичности

Так как фактически гигроскопичность измеряется в пределах от 7 до 12 %, то можно считать, что гигроскопичность не является критическим фактором.

Таким образом, установлены интервалы вариабельности основных характеристик подкладочных материалов для поддержания уровня теплового комфорта нижних конечностей ЛОДВ и сохранения соматического здоровья кожи.

Разработка комплекта адаптационной одежды для ЛОДВ

и способы оценки его эффективности

На основе комплексных исследований был предложен комплект адаптационной одежды для ЛОДВ (защищённый патентом РФ на полезную модель [89]), представленный на рисунке 2.69.

Разработка модельной конструкции выполнена в условиях функционирования САПР «Грация» с учётом рациональных величин динамических прибавок и их распределения по участкам конструкции.

Для оценки комфортности пребывания в адаптационной одежде и определения степени влияния её на физиологическое состояние ЛОДВ была произведена опытная носка комплекта. На первом этапе для исследования свойств комплекта была проведена апробация в реальных условиях эксплуатации в течение 10 месяцев.

С целью получения количественной оценки влияния структуры и пакета материалов на физиологическое состояние человека был проведён ряд испытаний на базе краевого клинического консультативно-диагности-ческого центра г. Ставрополя в отделении электродиагностики.

Анализ оценки улучшения физиологического состояния человека в процессе носки адаптационных брюк проводился по скорости проведения импульса по периферическим нервам (СПИ).

С помощью исследования на четырёх канальном электронейромиографе «Сапфир-премьер» фирмы «Медилек» (Англия) были получены данные о проведении импульса по периферическим нервам, расположенным на нижних конечностях. Были исследованы контактные точки нерва «перонеус» как находящегося в непосредственной близости к кожным покровам.

При исследовании ЛОДВ, передвигающихся при помощи кресло-коляски, у 98 % из них наблюдались признаки умеренно выраженной нейропатии (миелинопатии). Принцип исследования проведения импульса показан на рисунке 2.70.

Рис. 2.69. Эскиз адаптационного комплекта одежды для ЛОДВ

Рис. 2.70. Исследование скорости проведения по двигательным волокнам n.tibialis poserior dex

В результате исследований, после нахождения в адаптационных брюках отмечено, что «возбудимость исследуемой периферической нервно-мышечной системы нормальная. Время терминальной латенции нормальное, амплитуда потенциала действия «М-ответа» нормальная», скорость проведения по двигательным волокнам нерва умеренно повысилась, что говорит о количественном доказательстве положительного влияния структуры и пакета материалов адаптационных брюк на физиологическое состояние человека. Описанный подход может быть рекомендован как новый способ оценки влияния конструкции и свойств пакета материалов адаптационной одежды на физиологическое состояние человека методом электромиографии.



Глава 3. Проектирование детской одежды

Совершенствование процесса формирования технического задания для проектирования детской трансформируемой одежды

Процесс проектирования детской одежды состоит из большой доли творческих работ, которые, в свою очередь, должны учитывать информацию о ребёнке-потребителе, требования к проектируемому изделию и условия производства предприятия-изготовителя. Таким образом, внедрение каждой новой модели в производство влечёт большие затраты на подготовку проектно-конструкторской документации (от 50 % и более от общего объёма затрат на исполнение заказа). Поскольку приёмы морфологической трансформации (МТ) широко используются на всех уровнях, в том числе на уровне проектного мышления, тем самым обеспечивают сокращение времени на проектно-конструкторские работы. Разработку детской одежды, в том числе трансформируемой, целесообразно рассматривать с позиций автоматизированного проектирования как наиболее развитого сегодня, основанного на формализации исходной информации об объекте.

Поскольку стадия технического задания (ТЗ) наименее формализована из всех стадий процесса проектирования конструкций одежды, то трудность её разработки значительно усугубляется вследствие большого разнообразия ассортимента и конструктивного устройства одежды. В связи с этим стадию ТЗ целесообразно исследовать как реальный объект для проектирования трансформируемой одежды в условиях автоматизации.

Структуру формирования ТЗ нами предложено рассматривать в виде трёх массивов: входной информации, базы данных и выходной информации. Связь первого и второго модулей в системе осуществляется через установление возможности трансформации в зависимости от рассматриваемых целей проектирования (рис. 3.1). Массив входной информации содержит исходные данные об объекте как общего характера: ассортимент, подгруппу изделия, половозрастную группу; так и непосредственно связанного с использованием трансформируемых элементов: климатическую зону, цветовую палитру материалов, желаемый срок эксплуатации проектируемой одежды.

Рис. 3.1. Структура процесса формирования ТЗ

для проектирования детской трансформируемой одежды

Массив базы данных представляет совокупность условно-постоян-ной и условно-переменной информации. условно-переменная информация (рис. 3.2) сформирована в виде диалоговой структуры, позволяющей регулировать формирование маршрута технического задания в зависимости от возможных целей трансформирования изделия.



Рис. 3.2. Фрагмент массива 2: «Условно-переменная информация»



Хранение условно-постоянной информации (рис. 3.3а, б) предложено в виде совокупности модулей, включающих в себя рекомендации по выбору композиционно-конструктивного устройства трансформируемой модели (стиль, силуэт, объём) и её конструктивно-декоративных деталей (КДД).

Рис. 3.3. Фрагмент массива 2: «Условно-постоянная информация»



Рис. 3.3. Окончание

Определение габаритных параметров изделия, мест расположения горизонтальных и вертикальных членений и размеров КДД детской одежды рекомендуется производить с применением законов пропорционирования. Ранее установлено [1], что наиболее стабильной пропорцией, с точки зрения законов гармонизации, является соотношение роста фигуры к высоте линии талии, оно приближается к известной пропорции «золотого сечения»:

a/b = c/a,

где a + b = c, т.е. целое с так относится к большему отрезку а, как больший отрезок а относится к меньшему b. При последовательном делении с в «золотой пропорции» имеет место геометрическая прогрессия со знаменателем , каждый член которой равен сумме двух предыдущих членов прогрессии а, а, а, а², а³, …, аⁿ. Поскольку число , равное 1,618, справедливо с некоторыми допущениями для фигур детей любого возраста, это даёт возможность абрис фигуры ребёнка принимать за «золотой прямоугольник», габаритные параметры которого будут зависеть от продольных (длина изделия, положение линии талии) и поперечных (плечевого и тазового диаметров и их расширения).

Вместе с тем, нами экспериментально установлено [2], что размеры костюма или отдельных его частей выглядят по-разному в зависимости от степени контраста (m_i) и от места расположения более тёмного из используемых материалов (m_j).

На заключительных этапах разработки эскиза проектируемой модели предлагается в зависимости от целей трансформирования и композиционно-конструктивного решения модели выбрать вид трансформации, вид и степень сохранения структурной связи ТЭ с изделием.

При условии безошибочного функционирования двух массивов третий массив выходной информации в виде бланка ТЗ будет содержать эскиз моделей-аналогов трансформируемых предметов одежды.

Таким образом, в условиях конкретного технического задания предложенная нами методика позволяет сформировать оптимальный маршрут разработки эскиза трансформируемой одежды, т.е. из всей совокупности ПКР выбрать последовательность их видов, методов и приёмов выполнения, обеспечивающих высокий уровень качества одежды.



Глава 4. Проектирование обуви специального назначения

4.1 Реовазографический метод исследования температуры Различных зон стопы у людей пожилого возраста

Старение населения - одна из основных проблем, тревожащих в настоящее время почти все без исключения страны мира. Пожилые люди стали отдельной демографической, социальной и медико-биологической категорией, требующей специального подхода к решению своих проблем. В 1982 г. в Вене Организация Объединённых наций провела первую Всемирную ассамблею по проблемам старения. Выработанный ассамблеей международный план действий стимулировал во многих странах разработку национальных программ по улучшению здоровья и качества жизни людей пожилого и старческого возраста.

В Российской Федерации лица пенсионного возраста составляют 1/5 всего населения, при этом 3,2 млн человек - в возрасте 80 лет и старше.

По классификации возрастных периодов, люди 60-74 лет считаются пожилыми, 75-89 лет - старыми, старше 90 лет - долгожителями.

Сегодня средняя продолжительность жизни в мире достигла 78 лет. Первое место занимает Япония, где продолжительность жизни составляет 78,3 года. Продолжительность жизни россиян на 2000 г. составила всего лишь 67,2 года. Кроме того, отмечается так называемый «российский крест»: рождаемость снижается, а продолжительность жизни увеличивается, несмотря на ухудшение эколого-экономической ситуации. С 1998 по 2001 гг. продолжительность жизни увеличилась с 64,6 до 67,2 лет. С начала 2000-х гг. Россия вступила в полосу демографического кризиса: смертность растёт, а рождаемость снижается. По прогнозу футурологов, к 2015 г. смертность составит 14,8 на 1000 населения, а рождаемость 8,1. Численность населения России сократится на 5,8 млн человек. По продолжительности жизни мужчин Россия находится на 15-м месте в мире. Причём мужчины в нашей стране живут значительно меньше (61,8 года), чем женщины (72,8 года).