基于人體需求的壓力襪壓力與壓力分布及其產品開發*

1． 蘇州大學紡織與服裝工程學院，江蘇 蘇州 215006；2. 江蘇省先進紡織工程技術中心，江蘇 南通 226000；3． 江蘇華佳絲綢股份有限公司，江蘇 蘇州 215000

醫用紡織品是產業用紡織品的一個重要應用分支，其應用范圍在不斷擴大。用于輔助治療靜脈曲張疾病的壓力襪(也稱“壓縮襪”)，正在得到越來越廣泛的應用。國際和國內市場對壓力襪的需求正呈現爆發式增長。作為一類特殊的產業用紡織品，醫用紡織品必須滿足人體需求才能達到相應的效果。壓力襪是否能起到防病治病的作用，重要的是其在人體日常穿著中所施加的壓力(也稱“壓縮力”)與壓力分布是否滿足人體需求。

壓力與壓力分布是壓力襪最重要的性能指標。如果壓力襪的壓力與壓力分布不符合人體需求，則人體穿著壓力襪不僅可能起不到保健及輔助治療作用，而且可能會引起多方面的不良反應[1]。因此，合格的壓力襪產品出廠前，其壓力與壓力分布都經過嚴格檢測且符合相關要求。目前，作為壓力襪產品合格與否的控制指標，壓力襪的壓力與壓力分布檢測主要根據相關標準在模腿或其他模擬裝置上完成。然而，壓力襪在人體日常穿著中的壓力與壓力分布可能與上述方法的測試結果不同，其主要原因：一是人體腿部的實際尺寸、形狀等與模腿或其他模擬裝置存在差異；二是人體姿勢、日常活動不同會引起壓力襪的壓力與壓力分布發生變化。

因此，本文首先分析人體需求，然后測試常規壓力襪在人體日常穿著中的壓力與壓力分布；，再在此基礎上，針對人們日常穿著常規壓力襪時所存在的問題，進行產品開發，以期生產出壓力與壓力分布符合有關標準要求且在日常穿著中滿足人體需求的改良壓力襪產品。

1 人體需求分析

靜脈曲張是一種由于血液回流障礙引起的病變。壓力襪主要用作靜脈曲張輔助治療和預防的手段。符合人體需求的壓力襪，在人體日常穿著中應對踝部施加最大的壓力，并沿腿部向上呈現逐步遞減的壓力分布[2]。這樣的壓力與壓力分布可以促進靜脈血液自遠端向心臟的回流，使下肢靜脈血液循環良好，起到輔助治療與預防靜脈曲張的作用。

人體需求主要包括兩個方面：

(1) 正確的壓力等級。壓力等級根據壓力襪對人體踝部施加的壓力確定。醫藥行業標準YY/T 0853—2011《醫用靜脈曲張壓縮襪》[3]把壓縮襪的壓縮力等級分為輕、中、強、很強四級。

(2) 自踝部向上壓力分布按一定比例遞減。壓力襪的壓力分布非常重要。YY/T 0853—2011《醫用靜脈曲張壓縮襪》規定了不同測試部位的壓縮力相對于踝部的壓縮力的百分比。

2 國內現行壓力襪產品標準

目前，國內的壓力襪產品標準主要有兩個：紡織行業標準FZ/T 73031—2009《壓力襪》[4]和YY/T 0853—2011《醫用靜脈曲張壓縮襪》。

2.1 FZ/T 73031—2009《壓力襪》

該標準內容主要包括外觀質量和內在質量兩個方面：外觀質量包括規格尺寸、表面疵點、縫制要求；內在質量包括各部位壓力值、纖維含量、甲醛含量、pH值、耐水色牢度、耐汗漬色牢度、耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度、異味、可分解芳香胺染料等。

此標準規定壓力襪的壓力與壓力分布測試在模腿上進行。壓力襪的壓力分布主要關注腿部典型截面壓力自下向上遞減的規律，測試部位如圖1所示，壓力襪各測試部位壓力值見表1。

2.2 YY/T 0853—2011《醫用靜脈曲張壓縮襪》

該標準主要涉及壓縮力、壓縮力等級、持久性、伸展性、壓縮力系、公稱尺寸和標準規格、足跟、接縫、襪邊、壓縮力系的實現、力學性能等內容。

此標準也規定壓力襪的壓力測試在模腿上進行，測試部位同“2.1”節，壓縮襪的壓縮力等級與壓力分布標準分別見表2和表3。

表1 FZ/T 73031—2009《壓力襪》規定的壓力襪各測試部位壓力值

圖1 測試部位示意

表2 YY/T 0853—2011《醫用靜脈曲張壓縮襪》規定的壓縮襪壓縮力等級

表3 YY/T 0853—2011《醫用靜脈曲張壓縮襪》規定的壓縮襪壓縮力系范圍

2.3 標準對比

紡織行業標準FZ/T 73031—2009《壓力襪》，在壓力襪壓力規定方面比較簡單，只規定了模腿各測試部位的壓力值，沒有考慮對壓力襪的壓力等級進行劃分，其各測試部位壓力值只規定了不小于醫藥行業標準YY/T 0853—2011《醫用靜脈曲張壓縮襪》規定的CclI級(即輕壓縮力等級)范圍。

醫藥行業標準YY/T 0853—2011《醫用靜脈曲張壓縮襪》，在壓縮襪壓力規定方面涉及兩項內容：一是根據踝部的壓縮力大小，將壓縮襪的壓縮力分為4個等級；二是通過模腿幾個關鍵部位的壓縮力占踝部壓縮力的百分比，對壓縮力分布做出了規定。

這兩個標準規定的壓力襪的壓力與壓力分布在輕壓縮力等級下是一致的，均符合沿人體腿部自踝部向上逐步遞減的規律。

兩個標準都規定壓力襪壓力測試在模腿或其他模擬裝置上進行。

3 壓力襪人體穿著試驗

通過上面的分析得知：

(1) 從人體需求看，在日常穿著中，壓力襪的壓力必須呈現沿腿部自下向上按一定比例逐步遞減的規律，才能起到防病冶病的作用。

(2) 國內現行壓力襪產品標準規定，壓力襪的壓力測試在模腿或其他模擬裝置上進行，壓力與壓力分布都符合標準要求的壓力襪產品，則認為是合格產品。

然而，根據國內現行的兩個行業標準檢測合格的壓力襪，在人體日常穿著過中，其壓力與壓力分布可能會發生變化，不一定能夠滿足人體需求。因此，有必要進行常規壓力襪人體穿著試驗，考察人們日常生活中常見的人體姿勢和運動狀態對壓力襪的壓力與壓力分布的影響。

3.1 試驗

3.1.1 試驗樣品

人體下肢靜脈曲張的發病率高，因此選用短筒常規壓力襪作為試驗樣品，其組織結構采用平針襯墊組織，底紗采用4.4 tex氨綸/4.4 tex錦綸/4.4 tex錦綸包芯紗、襯墊紗采用31.1 tex氨綸/4.4 tex錦綸/4.4 tex錦綸包芯紗。試驗樣品共6只，每只測試3次。

3.1.2 測試儀器

壓力測試采用日本AMI Techno Co. Ltd.公司生產的AMI-X3P扁平氣囊式壓力測試系統進行。

3.1.3 測試部位

(1) 橫截面方向。對于橫截面方向的測試部位，兩個標準的規定一致，選擇圖1中的cB、cB1、cC、cD作為測試部位，在cB進行測試時儀器的內側探頭位于脛骨端上側。

(2) 縱向。對于縱向的測試部位，YY/T 0853—2011《醫用靜脈曲張壓縮襪》要求在壓力襪的中心線，FZ/T 73031—2009《壓力襪》規定的測試部位是模腿腿部內側，兩個標準的縱向測試部位是一致的。

本試驗中，橫截面方向的壓力測試均在人體腿部內側進行，縱向的壓力測試按照YY/T 0853—2011《醫用靜脈曲張壓縮襪》進行，并與模腿測試進行比較。

3.2 結果與分析

3.2.1 人體姿勢的影響

根據人們日常生活中常見的姿勢，選取三種人體姿勢：站姿、坐姿和臥姿。不同人體姿勢下常規壓力襪的壓力與壓力分布測試結果見表4。

表4 不同人體姿勢下常規壓力襪的壓力與壓力分布測試結果

從表4中的數據可以看出：

(1) 穿著試驗中，人體姿勢會影響壓力襪施加于踝部的壓力。人體站姿和坐姿時其踝部壓力測試結果大于模腿測試結果，但人體臥姿時其踝部壓力測試結果小于模腿測試結果。

(2) 人體站姿時，測得的壓力分布符合沿人體腿部自踝部向上逐步遞減的規律；人體坐姿和臥姿時，測得的壓力分布不符合沿人體腿部自踝部向上逐步遞減的規律。

(3) 三種人體姿勢下，cC壓力與cD壓力都增加，這兩個測試部位的壓力相對于cB壓力的百分比均大于標準規定。

3.2.2 人體運動狀態的影響

根據人們在日常生活中常采用的運動方式，選取三種運動狀態：踏步、踮腳和踝部轉動。測試不同人體運動狀態下常規壓力襪的壓力與壓力分布，結果見表5。

表5 不同人體運動狀態下常規壓力襪的壓力與壓力分布測試結果

由表5中的數據可以看出：

(1) 三種運動狀態下，cC壓力與cD壓力均增加，這兩個測試部位的壓力相對于cB壓力的百分比都大于標準規定。

(2) 踮腳狀態下，cB1壓力增加，其相對于cB壓力的百分比大于標準規定。

4 滿足人體需求的壓力襪產品開發

通過常規壓力襪的人體穿著試驗發現，根據國內現行標準測試的壓力與壓力分布合格的壓力襪產品，其在人體日常穿著過程中施加于人體腿部的壓力與壓力分布會發生變化，主要體現在cC壓力與cD壓力過大，使得常規壓力襪的壓力分布不再滿足沿人體腿部自踝部向上逐漸遞減的人體需求。

因此，本文在上述分析與試驗的基礎上，重新設計壓力襪工藝參數，重點是在合理的范圍內減小cC壓力和cD壓力，其壓力設計方案：在cC壓力不低于cB壓力的50%及cD壓力不低于cB壓力的20%的情況下，cC壓力與cD壓力盡量取低值。然后，在MERZ 專業襪機上編織壓力襪，通過調整襯墊紗的送紗量實現上述壓力設計方案。對制備的改良壓力襪進行人體穿著試驗，不同人體姿勢、不同人體運動狀態下的壓力與壓力分布測試結果分別見表6和表7，并與模腿測試結果進行比較。

表6 不同人體姿勢下改良壓力襪的壓力與壓力分布測試結果

表7 不同人體運動狀態下改良壓力襪的壓力與壓力分布測試結果

表6中的數據表明，三種人體姿勢下，改良壓力襪的壓力分布均呈現沿人體腿部自踝部向上逐漸遞減的規律，但在人體坐姿及臥姿時cD壓力的遞減比例略大于標準規定。

表7中的數據表明，三種人體運動狀態下，改良壓力襪的壓力分布呈現沿人體腿部自踝部向上逐漸遞減的規律，但在人體踮腳狀態時cC壓力的遞減比例略大于標準規定。

綜合表6與表7的測試結果，改良壓力襪在模腿測試中，各部位壓力相對于cB壓力的百分比均符合標準規定；在人體穿著試驗中，不同人體姿勢或不同人體運動狀態下，壓力分布都呈現沿人體腿部自踝部向上逐漸遞減的規律，這符合人體需求。

5 結論

為達到防病治病的效果， 壓力襪應對人體施加沿腿部自踝部向上逐漸遞減的壓力。但人們在日常穿著中，不同的人體姿勢和運動狀態都會使人體腿部cC壓力與cD壓力遠遠大于根據相關標準在模腿上測得的壓力。這意味著，根據相關標準檢測，壓力與壓力分布均合格的壓力襪產品，其在人們實際穿著中所施加的壓力不一定呈現沿人體腿部自踝部向上逐漸遞減的分布規律。因此，本文針對常規壓力襪人體穿著試驗發現的問題，調整壓力襪的壓力設計方案，并在編織過程中調節送紗量，將cC壓力與cD壓力在標準允許范圍內盡量減小。改良壓力襪經人體穿著試驗結果表明，其能夠較好地滿足人體需求，對人體施加的壓力呈現沿人體腿部自踝部向上逐漸遞減的分布規律。