ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ПОСТЕЛЬНОЙ ТКАНИ С ТРЕБУЕМЫМИ ГИГИЕНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ ПРОЛЕЖНЕЙ У БОЛЬНЫХ

АННОТАЦИЯ

В статье приведены материалы по проектированию функциональной постельной ткани для обеспечения гигиенических свойств при профилактике пролежней у больных. Предложена структура и строение постельной ткани с периодически чередующейся толщиной с целью создания вентиляционных каналов, расчёт которых выполнен по аэродинамическим соотношениям. При проектировании данной ткани учтены размеры пролежней, зависящие от их локации и степени развития.

ABSTRACT

The article presents materials on the development of functional bed fabric to ensure hygienic properties in the prevention of bedsores in patients. The design and structure of a bed sheet with periodically alternating thickness is proposed in order to create ventilation channels, the calculation of which is carried out in accordance with aerodynamic coefficients. When developing this fabric, the size of bedsores is taken into account, depending on their location and degree of development.

Keywords: bed fabrics, interlacing, pressure sores, breathability, cotton, thickness, air velocity, duct

Ключевые слова: постельные ткани, переплетение, пролежни, воздухопроницаемость, хлопок, толщина, скорость воздуха, воздуховод

Функциональная постельная ткань для профилактики пролежней у больных, как и бельевые изделия, соприкасается непосредственно с поверхностью тела человека и поэтому имеет большое значение для обеспечения нормальной деятельности кожных покровов.  При этом бельё, как известно, защищает тело от загрязнения и охлаждения, впитывает и очищает кожу от пота, кожного сала, слущивающегося эпителия (верхного слоя кожи) [1].

Для выполнения очистительной функции бельевые материалы должны быть гигроскопичными и влагоёмкими, т.е не должны препятствовать выделению и испарению пота, впитанная влага должна легко удаляться во внешнюю среду.

Для функциональной постельной ткани с целью профилактики пролежней предъявляют еще ряд специфических требований. Это прежде всего связано с примущественным статическим положением данной категории больных. Малая подвижность или отсутствие подвижности тела длительное время практически исключает вентиляцию пододежного пространства, способствуя накоплению пододежной углекислоты и других вредных продуктов, выделяющихся в процессе газообмена через кожу. В подобных условиях может резко прогрессировать степень развития пролежней и их размеры.

При проектировании функциональной постельной ткани предусмотрено создание своеобразных вентиляционных каналов за счет формирования чередующихся разноутолщенных участков в виде полосок на поверхности ткани [2]. Полоски, имеющие различную ширину и толщину, образуют воздушное пространство, которое можно принять как воздушную прослойку между слоями одежды.

Как известно, введение воздушных прослоек между слоями одежды способствует увеличению воздухопроницаемости и содействует лучшей вентиляции пододежного пространства.

На рис.1 показано строение функциональной постельной ткани 1 в поперечном сечении, где также показаны опорная поверхность (основание) 2 и тело 3.

Рисунок 1. Строение функциональной постельной ткани для профилактики пролежней:
δ₁, с – соответственно толщина и ширина утолщенного участка; δ₂,  - соответственно толщина и ширина тонкого участка ткани

С целью улучшения эксплуатационных, тактильных и гигиенических свойств ткани ее структура формируется из смеси 50%/50% целлюлозного волокна модал/хлопок (уточная нить) и в качестве основы-100% хлопка (табл.1).

Таблица 1.

Данные волокнистого состава функциональной постельной ткани

а)                                                      б)

Рисунок 2. Строение и размеры поперечного сечения спроектированной функциональной постельной ткани: толщина утолщенной части δ₁ =2,449 мм (а) и толщина утонённой части δ₂ = 1,183 мм (б). Увеличение электронного микроскопа х 60

Утолщенный участок ткани шириной c выполнен сложным переплетением из шести слоев нитей с длинными протяжками, проходящими последовательно по слоям. Тонкий участок шириной ɑ сформирован из одного слоя нитей полотняным переплетением (рис.2).

Для обоснования размера c – ширины утолщенного участка необходимо иметь данные по степени (стадии) развития пролежней и их размеры. Анализ степени развития пролежней (рис.3) показывает, что имеется тенденция увеличения размеров пролежней при переходе от первой к четвертой степени. При этом наибольшая площадь пролежней формируется на бедре: I степень – 2-10 см²; II- 1,7-15 см²; III- 5-10 см²; IV- 7-20 см².

Рисунок 3. Степени развития пролежней и их площади

Если конфигурацию пролежней принять за круг, то соответствующие значения диаметров будут равны: для площади 10-20 см², d=3,57-5,05 см. С учетом полученного размера пролежней принимаем диапазон средних значения ширины утолщенного участка ткани с = 4,0 - 4,5 см. Необходимо учитывать, что увеличение ширины полосок при многослойной конструкции ткани приводит к заметному расходу нитей.

Ширина утоненной части ткани выполнена размером 2 – 2,25 см по конструктивным соображениями: с.

Образуемые замкнутые пространства прямоугольной формы могут быть представлены как воздуховоды, если постельная ткань будет уложена так, что полоски будут ориентированы перпендикулярно телу больного. Такое расположение постельной ткани способствует появлению и функционированию воздуховодов, так как вентиляционный канал остается свозным при его минимальной длине.

Расчет прямоугольных воздуховодов можно произодить по формулам и таблицам для круглых воздуховодов [3,4]. Для этого вводят понятие эквивалентного диаметра d_э, который различают по скорости движения воздуха d_эv, и по расходу воздуха d_эQ.

Под эквивалентным диаметром по скорости или по расходу воздуха подразумевают такой диаметр, у которого удельная потеря давления на трение R_тp та же, что у воздуховода другой формы сечения при условии равенства скоростей движения воздуха или расхода воздуха в обоих воздуховодах. На основе равенства удельных потерь давления на трение воздуховода круглого R^'_тр и прямоугольного сечения со сторонами  и b R^''_тр, можно определить эквивалентный диаметр по скорости d_эv. По условию R^' _тр = R^''_тр и скорости     

Удельная потеря давления  на трение для воздуховода любой формы сечения определятся по зависимости, следующей из формулы Дарси [3]:

               _тр =  , кгс /м²                                   (1)

или

                       (2)

где скорость жидкости (газа), м/с ;

 гидравлический радиус (отношение площади живого сечения к смоченному периметру), м;

   коэффициент гидравлического трения;

  удельный вес жидкости (газа), кгс /м³;

  ускорение свободного падения, м/с²;

  длина воздуховода (трубы), м

В соответствии с (1) можно записать выражения для удельной потери давления на трение воздуховода соответственно круглого и прямоугольного сечения:

       и    

откуда следует равенство

которое после сокращений принимает вид

где   гидравлический радиус воздуховода круглого сечения с диаметрами, эквивалентными по скорости прямоугольному сечению, м;

 радиус воздуховода прямоугольного сечения, м

 Так как

           и             

то

откуда

                                                       (4)

Таким образом, эквивалентный диаметр по скорости движения воздуха  для прямоугольного сечения можно определить по зависимости (4).

С учётом размеров воздуховода прямоугольного сечения, получаемого разнотолщинными участками функциональной постельной ткани (рис.1), площадь одного сечения составит

где    и  -соответственно толщина утолщённой и утонённой части ткани (рис.3). Если принять ɑ=2,25 см, то площадь одного вентиляционного канала составит

Вследствие двух противоположно расположенных вентиляционных каналов расчётную площадь следует увеличить, которая будет равно 28,48 мм². Тогда суммарная площадь вентиляционных каналов будет зависеть от

количество каналов n; располагающихся по длине ткани в соответствии с локальными участками пролежней:

                            (5)

Определим эквивалентный диаметр по скорости  для данного прямоугольного воздуховода с двойным сечением

· (2,449-1,183)/2 и расход воздуха для прямоугольного сечения при .

Этот диапазон скоростей воздуха соответствует микроклиматическим условиям помещения (температура воздуха 18-20^ºС, относительная влажность 47-52%) [5,6] при оценке потоотделительной реакции кожи человека. Очень близкий к данному диапазону скоростей воздуха  зафиксирован в воздушной прослойке в области голени [7]. При этом авторы исследовали теплообмен тела человека и предложили модель конвективных процессов в пакете материала с воздушными прослойками.

Общий расход воздуха для прямоугольного сечения равен

При скорости воздуха  ее расход через один сдвоенный вентиляционный канал составит

 а при n каналов

Полученный расчётным способом расход воздуха через один сдвоенный вентиляционный канал Q = 5,697 cм³/ с   необходимо привести к размерности важнейшего показателя гигиенических требований, предъявляемых к материалам для одежды различного назначения – воздухопроницаемости В_р , дм³/ (м² с). 

В_p = = = 200,04 дм³/ (м²·с).

Расчётное значение воздухопроницаемости В_p = 200 дм³/ (м²·с) хорошо согласуется с данными воздухопроницаемости [1] : воздухопроницаемость толстых хлопчатобумажных бельевых тканей толщиной окола 1мм  В_p = 52…99 дм³/ (м²·с) , тонких толшиной до 0,3 мм В_p = 139-360 дм³/ (м²·с). Сопоставимость интенсивности перемещения воздуха через материал и вентилляционные каналы способствует в целом наиболее равномерной вентиляции кожных покровов и удалению пододежной углекислоты, сдерживая увеличение размеров пролежней.

Таким образом, для обеспечения повышенных гигиенических требований к функциональной постельной ткани для профилактики пролежней у больных разработана её структура и строение с периодически изменяющейся толщиной на отдельных участках. При этом размеры канавок, формирующихся за счёт разности толщин постельной ткани, создают своеобразные воздуховоды. Расчёт воздуховодов, выполненные по аэродинамическим соотношениям, позволили оценить расход воздуха через вентиляцию канала, а если учесть площадь поперечного сечения для потока воздуха, то получим воздухопроницаемость.

Список литературы:

1. Дель Р.А., Афанасьева Р.Ф., Чубарова Э.С. Гигиена одежда.-М.: Легкая индустрия, 1979.-144с.
2. Ширинова М.Х., Нигматова Ф.У., Хамраева С.Б., Туланов Ш.Е. Composite yarn the new structyre for the functional fabrics // Scientific and Technical Journal of NamIET. ISSN 2181-8622, Vol. 6, Issue 1, 2022.  49-54 c. www.namti.uz .
3. Кострюков В.А. Основы гидравлики и аэродинамики.-М.: Высшая школа, 1975.-220с.
4. Альтшуль А.Д., Животовский Л.С., Иванов Л.П. Гидравика и аэродинамика.-М.: Стройиздат, 1987.-414с.
5. Мадаминов С.Х., Джураев А.Д. Влажность кожи как показатель потоотделения и ее топография у здорового человека // Медицинский журнал Узбекистана.-Ташкент, 1981.-№6.-с.64-66.
6. Шин Е.Г. Методологические основы эргономического проектирования функциональной спортивной одежды для школьников: Дис. … докт. филос. тех. наук.-Ташкент: ТИТЛП, 2018.-123с.
7. Абрамов А.В., Малярова П.В., Уткин Н.Н., Родичева М.В. Исследование конвективного теплообмена тела человека через пакеты материалов с воздушными прослойками // Дизайн и технологии.-Москва, 2022.-№89(131). - С.60-66.