автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Разработка и исследование технологии изготовления корсетных изделий специального назначения

Общая характеристика работы.

1. Анализ процессов проектирования и изготовления ортопедических корсетов.

1.1. Историческое развитие формы и назначения корсета.

1.2. Область применения корсетов.

1.3.Анализ конструкторского обеспечения процессов проектирования корсетных изделий.

1.4. Анализ технологического обеспечения производства корсетов.

Выводы и постановка задачи исследования

2. Развитие принципов системного подхода к проектированию ортопедических корсетов.

2.1.Обоснование исследуемой системы и комплекса требований к объекту проектирования.

2.2. Системно-структурный анализ ортопедических корсетов.

2.3. Разработка методики построения функциональной модели коррекции сколиотической деформации позвоночного столба с использованием корсета.

2.4. Эргономическое обоснование конструкций корсетов.

2.5. Построение структурной геометрической модели.

Выводы по главе.

3. Разработка информационной базы процесса проектирования ортопедических корсетов.

3.1. Разработка принципиальной схемы трансформируемого макета торса фигуры.

3.2. Уточнение макета для индивидуального проектирования корсетов.

3.3. Определение топографии точек воздействия корсета на поверхность торса.

3.4. Разработка типовых вариантов конструкций структурных элементов корсета.

Выводы по главе.

4. Исследование и разработка технологии изготовления ортопедических корсетов из композиционных материалов.

4.1. Экспериментальное исследование технологии изготовления корсетов из композиционных материалов.

4.2. Разработка универсальной малооперационной технологии изготовления ортопедических корсетов из композиционного материала.

4.3. Определение рационального состава композиционного материала для изготовления корсетов.

4.4. Исследование гигиенических характеристик композиционного материала.

Выводы по главе.

5. Разработка конструкции и технологии изготовления полуфабрикатов ортопедических корсетов применительно к условиям массового швейно-трикотажного производства.

5.1. Разработка базовых конструкций деталей корсетов.

5.2. Выбор и обоснование методов обработки деталей корсетов из полимерных пленочных материалов.

5.3. Обоснование конструкции полуфабрикатов корсетов.

5.4. Апробация разработанной технологии изготовления полуфабрикатов корсетов в условиях массового швейно-трикотажного производства

5.5. Разработка методики уточнения полуфабриката на индивидуальную фигуру.

Выводы по главе.

6. Апробация результатов работы.

6.1. Клиническая апробация разработанных ортопедических корсетов

6.2. Промышленное внедрение разработанной технологии.

Актуальность работы. Одним из условий стабильной эффективной работы швейных предприятий в существующей сложной экономической ситуации является решение проблем оптимизации ассортимента и расширения рынков сбыта выпускаемой продукции. Этому могут способствовать более тесный контакт с потребителями, переход на выполнение индивидуальных заказов и небольших партий, а также расширение ассортимента выпускаемой продукции, включение в него изделий специального назначения, пользующихся повышенным спросом у определенных социальных групп.

К таким изделиям относятся корсетные изделия специального (медицинского) назначения, в том числе ортопедические корсеты для лечения заболеваний и травм опорно-двигательного аппарата (ОДА), занимающие особое место среди многочисленного ассортимента швейных изделий, поскольку эта продукция призвана помогать больным.

В современных условиях поражения ОДА (переломы, остеохондрозы, сколиозы и др.) относятся к числу самых распространенных заболеваний. В связи с этим годовая потребность в ортопедических корсетах только в Ивановской области возросла с 30-50 штук в 60-х годах нашего века до 200 в конце 90-х. Другой тенденцией развития этих заболеваний является снижение возраста пациентов. По данным /1/ до 20% страдающих сколиозом заболевают уже в дошкольном возрасте.

Позвоночный столб - сложный орган, являющийся центром единой биологической функциональной системы организма, выполняющей роль «регулятора» функций внутренних органов и периферических нервов тела человека. Травмы, заболевания и искривления позвоночника приводят к нарушению целостности этой системы, что влечет за собой изменение функций не только ОДА, но и внутренних органов /2/. Отсюда печальная статистика исходов: до

90% детей, заболевших сколиозом или перенесших перелом тел позвонков в возрасте до 4 лет, становятся к 18-20 годам инвалидами.

Следовательно, разработка методики проектирования и технологии изготовления функционально-эффективных ортопедических изделий, предотвращающих развитие деформаций и позволяющих социально реабилитировать таких больных, обеспечивая им нормальные условия жизни, является актуальной и в социальном плане.

Отсутствие универсальных технологий, многостадийность и материалоемкость процесса изготовления таких изделий, низкий уровень их эстетической и эргономической проработки, дефицитность и дороговизна высококачественных материалов, а также неудовлетворительная оснащенность протезно-ортопедических предприятий, остро ставят проблему создания принципиально-новых методов проектирования и технологий изготовления ортопедических изделий для туловища.

Перспективным и обоснованным в этой связи является разработка новых методов изготовления ортопедических изделий с учетом потребностей и требований массового швейного производства. Совершенствование технологии изготовления может быть достигнуто за счет разработки новых материалов, использования модульных способов конструирования, методов типизации и унификации, системного подхода к процессу проектирования.

Разработанные принципиально новые конструкции и технология изготовления ортопедических корсетов из швейных полуфабрикатов являются продуктами системного подхода и позволяют решить проблемы оптимизации конструкции, рационализации технологии изготовления с позиций удовлетворения всего комплекса медико-функциональных и потребительских требований, предъявляемых к изделиям данной группы.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научных исследований, выполняемых по единому наряд-заказу Министерства общего и профессионального образования Российской Федерации, а также в соответствии с планом НИР Ивановской государственной текстильной академии на 1997 - 2000 годы.

Цель работы состояла в разработке методики проектирования и принципиально новой универсальной малооперационной технологии изготовления высококачественных ортопедических корсетов с учетом требований массового швейного производства.

Для достижения поставленной цели решены следующие лаучные и технические задачи:

• теоретически обоснован графоаналитический метод расчета параметров ортопедических корсетов на основе функциональной модели коррекции деформации позвоночного столба;

• аналитически обоснованы принципы проектирования трансформируемых манекенов торсов типовых фигур, с использованием которых изготовлен макет манекена женской типовой фигуры, трансформируемый по размерам, ростам и полнотам, являющийся формозадающей поверхностью при проектировании корсетных изделий;

• разработана и исследована номенклатура конструктивных модулей, обеспечивающих функциональную эффективность корсета;

• обоснован рациональный состав композиционного материала для изготовления корсетов, обеспечивающий использование конструктивно-технологических средств формообразования изделий и химических способов фиксации заданной объемной формы;

• разработана принципиально новая технология изготовления ортопедических корсетов из композиционного материала;

• разработана конструкторско-технологическая документация на изготовление полуфабрикатов корсетов из полимерного пленочного материала в условиях массового швейно-трикотажного производства.

Решение указанных задач проводилось по следующим направлениям:

• изучение и систематизация данных об объемно-пространственном и конструктивно-функциональном построении корсетов; выделение и исследование конструктивных модулей;

• разработка трансформируемого макета торса женской типовой фигуры для проектирования корсетов инженерными методами с учетом индивидуальных антропометрических особенностей пациентов;

• анализ закономерностей формообразования корсетов для различных половозрастных и размерных групп потребителей;

• оптимизация состава формостабилизирующего пакета ортопедического корсета для достижения его технологической и эргономической эффективности;

• теоретическое обоснование возможности изготовления полуфабрикатов оболочек корсетов в условиях массового швейно-трикотажного производства;

• производственная апробация разработанной технологии изготовления ортопедических корсетов в условиях Ивановского протезно-ортопедического предприятия;

• клиническая апробация корсетов на пациентах с различной патологией опорно-двигательного аппарата в условиях первой детской городской клинической больницы.

Общая характеристика объектов и методов исследования. Объектами исследования явились:

• конструкции 50 существующих на сегодняшний день моделей ортопедических корсетов для больных с патологией опорно-двигательной системы;

• комплекты теоретических чертежей типовых женских фигур четырех по л нотных групп размеров с 84 по 124 (в соответствии с ОСТ 17-326-86);

• объемные макеты типовых женских фигур 164-96-104,164-112-120 и типовой фигуры мальчиков младшего школьного возраста 116-68;

• трикотажные полотна разнообразного волокнистого состава, переплетения и поверхностной плотности, выпускаемые АО "Ивановский трикотаж";

• полимерные пленочные материалы на трикотажной основе с пленочным покрытием 2 видов;

• образцы формостабилизирующих пакетов для ортопедических корсетов, полученных из указанных композиционных материалов после заливки и отверждения полиуретановой композиции.

Поставленные в работе задачи решали с использованием комплексного подхода, объединяющего методы теоретических и экспериментальных исследований (методологии системного подхода к вопросам проектирования, каркасной теории поверхностей, биомеханического моделирования, объемного макетирования и инженерных методов получения разверток, методов пассивного эксперимента, экспертных, органолептических, инструментальных методов, в том числе теплофизических, рентгеноскопических, физико-механических и др.) по стандартным и оригинальным методикам. Эксперименты выполнены на стандартных приборах, опытном и промышленном оборудовании для исследования свойств трикотажных полотен и композиционных материалов.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, обеспечена проведением многократных измерений, использованием поверенных средств измерений и стандартных методик исследований, участием большого числа объектов исследований. Общая погрешность измерений физических величин, включающая случайную и систематическую составляющие, не превысила 7,5% для доверительной вероятности 95%. Обработка результатов исследований осуществлена с использованием методов математической статистики, теории погрешностей и вычислительной техники.

Научная новизна заключается в разработке теоретических основ проектирования ортопедических корсетов на основе системного подхода к обоснованию управляемых параметров и принципиально новой технологии их изготовления с использованием конструктивно-технологических средств формообразования и химических способов фиксации заданной объемной формы.

Впервые получены следующие результаты:

• теоретически обоснована методика проектирования конструкции корсета на основе функциональной модели коррекции осанки и разработан графоаналитический метод определения исходных данных;

• разработана принципиально новая технология изготовления ортопедических корсетов из полуфабрикатов, заготавливаемых в условиях массового швейно-трикотажного производства;

• аналитически обоснованы принципы проектирования трансформируемых манекенов, позволяющих с максимальной точностью воспроизводить изменения формы и размеров их поверхности при межразмерных, межполнотных и межростовых переходах;

• разработан композиционный материал для изготовления тонкостенных изделий сложной формы непосредственно на формозадающей поверхности;

• установлены параметры управления процессом проектирования и изготовления функционально и эргономически-обоснованных конструкций корсетов.

Техническая новизна разработанных ортопедических корсетов подтверждена решением о выдаче патента на промышленный образец по заявке № 98500403/49.

Практическая значимость. Разработаны принципиально-новые варианты конструкций ортопедических корсетов, наилучшим образом отвечающие всему комплексу потребительских, медико-функциональных и технологических требований, а также технология их изготовления, обеспечивающая сокращение производственного цикла, уменьшение доли ручного труда, снижение материалоемкости изделий.

Разработанная технология внедрена на Ивановском производственном протезно-ортопедическом предприятии. Готовые корсеты прошли клиническую апробацию в условиях ортопедо-травматологического отделения 1й детской городской клинической больницы на 11 пациентах с различными заболеваниями опорно-двигательной системы, использующих данные корсеты в течение от 4 до 18 месяцев.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на:

- межвузовских научно-технических конференциях "Современные проблемы текстильной и легкой промышленности", Москва, 1996 г., 1998г.;

- международной научно-технической конференции "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве" (Прогресс-97), Иваново, 1997г.;

- международных конгрессах "Человек и его здоровье. Травматология, ортопедия, протезирование, биомеханика, реабилитация инвалидов", Санкт-Петербург, 1997г., 1998г.;

- международной научно-технической конференции "Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности" (Прогресс-98), Иваново, 1998г.;

- II Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы химии и химической технологии» (Химия-99), Иваново, 1999г.;

- заседаниях кафедры технологии и химизации швейного производства и межкафедральном семинаре в 1998 и 1999г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, из которых 2 статьи, 1 решение о выдаче патента на промышленный образец, 1 информационный листок, 7 тезисов докладов.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора (1 глава), результатов исследований (2-6 главы), выводов, списка цитируемой литературы из 136 наименований, 5 приложений. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков и 20 таблиц.

Результаты исследований:

Формальдегид:воздушная выт.,эксп.З сут.,Т=20°С - не обнаружен, воздушная выт.,экспЛ сут.,Т=37°С.- не обнаружен, водная выт.,эксп.З сут.,Т=20°С - не обнаружен, водная выт.,эксп.6 час. - не обнаружен. Уксусная к-та: воздушная выт.экспгЗ сут. ,Т=20°С - не обн., рБ~1 водная выт. ,эксп.¿5 сут.,Т=ии°и =Ь,ЗУ (при норме область применения для изготовления изделий детского и взрослого ассортимента.

Необходимые условия использования, хранении, транспортировки и меры безопасности

Настоящий сертификат действителен ДО 28 апреля 1999 ГОДа i (срок, объем партии)

Главный государственнйж санитарный врач по Ивановской-области

28 fапреля

В. В. ГУБЕРНАТОРОВ А

1997 г.

Ивановскиii центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора, г. Иваново, ул. Воронина, 12

Тип. ГУ КПК, з. 1377