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12.1简介
12.11测量压力的挑战
使用探针和传感器监测压力分布，以确定各种产品在医疗和服装压缩穿着中的性能，对于了解产品的功效非常重要。
技术挑战是巨大的，因为表面是三维轮廓和可变形的。纺织品可以根据其结构和纤维类型进行拉伸和恢复，人体覆盖着皮肤，皮肤下面是各种脂肪和骨骼排列。
压力是一个描述每单位面积施加的力的术语。允许定量测量压力的方程式如下：
P=F/A
（方程式1）
式中，P=压力，F=作用力，A=受作用力影响的面积。
当一个物体（如人体的一部分）与弹性织物（绷带或紧身衣）接触时，它会受到压缩力。根据上面的等式1，平均界面压力是总力除以界面面积。然而，平均压力只是故事的一部分。人体不是一个光滑的圆柱体，而是一个由可延展的皮肤组成的复杂表面，其下是软组织和坚硬的骨骼。此外，拉伸织物并不是一种简单的材料，因为它们在不同方向上具有不同的拉伸性能，并且在拉伸后表现出松弛现象。因此，局部界面压力测量对于评估压力分布和发现峰值压力的浓度是必要的。
压力测量技术被设计用于绘制峰值压力的位置和大小，并获得关于界面之间的压力梯度的信息。为了处理所收集信息的指数级增长，已经开发了计算机系统来分析数据并提供所研究界面的视觉表示。
对于医疗产品，有许多工具用于测量压缩。对于压缩袜，已经开发了Hatra Mk2A+软管压力测试仪和Salzmann MST Professional。对于其他应用，Kikutime测试仪和PicoPress®仪器被广泛使用。这些在第2节中进行了描述（并简要提及了其他技术）。
在研究层面上，许多额外的传感器已被用于医疗产品和服装。仪器不断变化，但第3节强调了Tekscan压力传感器的使用，包括FlexiForceTM接口压力传感器。
在医学背景下，经常对四肢（具有圆柱形身体形式）施加压迫，通常参考方程1的变体，即拉普拉斯定律：
P∞T/R（方程式2）
其中P（压力）与T（张力）除以R（半径）成正比。
该方程是英国压缩袜标准（BS 66121985）中数据处理的基础。Rotsch等人（2011）总结了压缩绷带和长筒袜的医学背景。
拉普拉斯定律意味着半径越小（张力不变），压缩压力就越高。由于人的腿在靠近脚踝处的直径较小，在靠近膝盖处的直径较大，如果绷带以恒定的张力包裹，则会出现压力梯度（称为分级压缩），脚踝处的压力最大，而膝盖处的压力减小。这种分级压迫被认为可以加速静脉流速，对患者有医疗益处。
等式2还表明当半径小时存在潜在问题。厚度为几毫米的压力测量装置有可能使半径局部变形，从而使压缩压力局部变形。由于这种影响，人们对一些仪器的准确性提出了质疑。
12.12压力单位
压力被定义为力除以面积（拉普拉斯定律是这种情况的特例）。国际单位制（SI单位）认可帕斯卡为压力单位。物理学家将一帕斯卡（Pa）定义为在一平方米的面积上施加一牛顿的力所施加的压力。压力的SI单位向Blaise Pascal致敬，他是17世纪法国科学家的先驱，在理解压力方面做出了重大贡献。
一帕斯卡表示低压，在许多应用中，有时由于历史原因，其他单位被认为更合适。在国际单位制被定义之前，有许多公制和英制单位被广泛使用，并且它们继续被使用。公制单位的示例为千克力/平方米（kgf/m2）或克
每平方厘米的力（gf/cm2）。英制压力单位是磅每平方英寸（psi）。常用的一些重要的附加压力单位是：托、毫米汞柱和巴。
torr是向17世纪意大利物理学家Evangelista Torricelli致敬的单位，他发明了水银气压计，是第一个解释大气压力概念的人。他发现，位于海平面的气压计中的汞柱测量值为760毫米。1托是气压计中维持1毫米汞柱所需的压力，因此1托就是1毫米汞汞柱。大多数压力测量医疗仪器都以毫米汞柱为单位进行校准。1托大约是33帕斯卡。
一巴表示海平面的平均大气压力。当涉及到深度处的水压（例如潜水）时，通常使用此单位。现在定义为100 kPa。气象图通常使用百帕，其中1帕=100帕，1巴=1000帕。
12.2用于医疗应用的压力传感器
12.21压缩袜：Hatra软管压力测试仪
20世纪70年代，英国诺丁汉Hatra hosiery&Allied Trades Research Association的Derek Peat开发了一种用于测量压缩袜性能的工具。该服装在一定尺寸范围内以规定的方式纵向和横向拉伸。测量头使用应变仪来记录从脚踝向上的任何位置提供的压缩。头部有一块矩形板（25mm宽），将其推到拉伸的软管上，并记录阻力。该设备提供可重复的测试数据，并于1985年纳入英国标准6612。Hatra测试仪也被另外两个英国标准采用：BS 7672:1993和BS 7563:1999。MK2 Hatra在1990年之前就已经上市，之后Mk2A发布，可以轻松添加定制的腿部轮廓。目前的型号是Mk2A+，如图12.1所示。
图12.1
Hatra Mk2A+软管压力测试仪。（Segar Technology提供。）
2.22压缩袜：医用袜测试仪
1977年，A.A.Bolliger博士在瑞士推出了第一台医用库存测试仪（MST）。该概念类似于Hatra测试仪。主要区别在于，压缩袜放置在腿形成型器上，使用扁平测量装置（40毫米宽，0.5毫米厚，连接到空气泵和压力传感器）来量化压缩力。每个待测试的尺寸都需要一个单独的成型器。该工具也是随着时间的推移而开发的，目前的型号是Mk V。除此之外，MST Professional还有一种可变的腿型，据称可以覆盖95%的已知腿型。测量探针能够测量活体受试者穿的长筒袜所施加的压力，这意味着它可以作为一种额外的研究工具。该仪器如图12.2所示，Liu等人（2013）提供了其在体内和体外测量研究中的应用示例。
图12.2
萨尔兹曼MST专业。（由瑞士塑料公司提供）
12.23 Kikuhime测试仪
Kikuhime仪器中使用的传感器是一个包含3毫米厚泡沫片的椭圆形聚氨酯气球。它连接到一个注射器（用于改变气球内的空气压力）和一个测量单元（带有压力传感器）。测试开始于调整注射器，使气球处于大气压下，然后将其放置到位（例如，在腿和紧身衣之间）。传感器监测气球承受的压力，输出为数字显示器（图12.3）。Brophy Williams等人（2014）对测量的再现性和可靠性进行了评估，得出结论，该测试仪适用于运动紧身衣。图12.3
Kikuhime测试仪。（由TT Meditrade和mediGroup Australia Pty有限公司提供）
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