在纺织品摩擦性能的研究中，过去已经开发出了不同的线性或旋转相对运动的测量装置。与纺织品接触的对应材料是人体皮肤，机械皮肤的等量物，如聚合物手指，聚氨酯薄膜，甚至是钢。结果表明，在许多情况下，与皮肤摩擦系数低的纺织品似乎是一个合适的解决方案，例如袜子和运动t恤，但舒适的感觉和在皮肤-纺织品界面的机械刺激，如果接触压力和剪切力高或持续足够长的时间，循环机械载荷造成的，几乎没有考虑到摩擦。本文研究了人体皮肤对不同假体袜子在模拟假体接受腔穿着条件下的摩擦磨损行为。目的是确定摩擦与创伤、机械刺激和残肢皮肤舒适感觉之间的关系。本结果将有助于截肢者选择合适的假肢袜子。
材料和方法
本研究选取了四种市面上可买到的棉、尼龙、丝、毛四种材料的残肢短袜面料。所有袜子面料均为纬编。编织组织参数如表所示。皮肤样本为人体残肢皮肤，以模拟真实假肢佩戴情况。本研究对10例健康成人截肢志愿者进行了研究。所有志愿者都是最近截肢，并正在接受行动能力训练。表2列出了志愿者的简介。新截肢者的皮肤与非截肢者基本相同，但截肢后残肢神经感觉系统和血液循环系统部分受损，残肢软组织轻度萎缩。他们的摩擦感觉与非截肢者不同。此外，新截肢者残肢皮肤对摩擦条件较为敏感，与长期处于假体佩戴状态并能承受可怕不适感觉的假体佩戴皮肤相比，残肢皮肤对摩擦条件较为敏感。
摩擦力测试
擦探头上。将每种袜子面料剪成直径为50mm的圆片，用棉线包裹在半球形丙烯酸树脂外壳上，然后进行测试。得到的球样直径约为16-18毫米。扁平标本为在体残肢皮肤，位于下肢胫骨外侧。实验位置距志愿者膝关节约10 - 12cm。在残肢皮肤测试位置上，每名志愿者标记5个面积为4cm2的位置。随机选取4个地点(试验位置1-4)分别作为4种袜子织物的试验地点，另一个地点(试验位置5)作为对照地点。为了保持皮肤的自然状态，所有志愿者都被要求在测试前一天不要在测试地点使用任何化学/化妆品物质。 测试部位先用常规洗发水清洗，然后用水冲洗，然后用无绒毛巾擦干，再用酒精清洗。在每次摩擦测试前，志愿者们至少有15分钟不活动。摩擦测试使用UMT系列多样本生物医学微摩擦计进行。UMT-II摩擦学仪是一种计算机控制的台式仪器，用于测量皮肤上的摩擦学参数。球样品附着在一个悬挂系统上。悬挂系统安装在一个基于应变计的力传感器上。残肢样品用仪器底层的两条布带尽可能固定住。将球样在程序设定的法向力作用下压在残肢皮肤上，然后以恒定的速度向前移动。经观察，法向力Fn为2.0 N时，球样与蒙皮的接触直径约为8 mm，接触压力为39.8 kPa。通过实验测量，在支撑800 N垂直载荷时，肢体皮肤-假肢套接口处的平均法向应力为44 kPa。由此可知，所有志愿者平均体重为600 N时，接触压力约为33 kPa，小于本文使用的39.8 kPa。往复振幅D为5 mm，模拟残肢皮肤与假体窝表面之间的波动滑动。频率f为0.5 Hz，模拟截肢者行走时的步进频率。往复循环的次数是300次，相当于10分钟的步行时间。所有测试都是在温度为20 5◦C和相对湿度为60 10%的条件下进行的。为在对每位志愿者的每个皮肤部位进行测试之前，袜子的布料样品都被更新了。摩擦系数可以测量和记录UMT-II摩擦计的采样率为20 kHz的数据文件处理和分析。为输出通道构造了一个软件滤波器，提供了每个往复循环时所有摩擦系数的平均值。
皮肤表面特征
由于无法直接观察到志愿者皮肤的形态和表面粗糙度，一种常用于牙科的硅基印模材料，被用于代替真正的皮肤标本. 在不加热、不压缩的情况下，将印模材料铸在皮肤上，约1 min即可形成皮肤阴性复制品。因此，皮肤的表面形态可以被精确地复制。随后，使用激光共聚焦扫描显微镜检测印模复制品的形态。每个皮肤测试点在摩擦测试之前和之后都进行了铸造。利用显微镜相关软件计算1.28 mm范围内皮肤表面纹理的三维表面形态参数。
皮肤感觉评价
视觉评分系统用于评价表现为红斑和水肿的原发性皮肤刺激。红斑分为4个等级:非常轻微，几乎看不见1;明确的红斑2号;中度至重度红斑3号;严重红斑，甜菜红到轻微焦痂形成，4号深度损伤。水肿也被分为四个等级:非常轻微的水肿，几乎察觉不到1;轻度水肿，肿块边缘明显隆起2号;中度水肿，面积升高约1毫米#3;严重水肿，水肿超过1毫米，超出4号暴露区域。此外，根据刺激和致敏试验指南，皮肤刺激分为0到3分。0级-无反应;1级-弱阳性反应(通常特征是大部分治疗部位有轻微的瘢痕和/或干燥);2级-中度阳性反应(通常明显红斑或干燥，可能蔓延到治疗部位以外);3级-强烈阳性反应(强烈且常呈扩散性红斑伴水肿和/或结痂)。每次摩擦试验后立即评估皮肤刺激。在所有袜子面料中，羊毛造成的疼痛和发热最强，尼龙造成的阻力最严重。如同上面的皮肤刺激一样，粗糙的织面和坚硬的突起尼龙和羊毛的纺织纤维会引起更强烈的疼痛和拉力。棉丝引起的疼痛和牵拉轻微，无明显发热，而棉丝引起的疼痛和牵拉较弱。相比之下，在长时间的摩擦条件下，羊毛和尼龙样品比棉和丝样品产生更多的不适感。
