اندازه گيري تجربي و شبيه سازي عددي راستاي ستون مهره هنگام وضعيت خواب به پهلو و تعيين مقدار بهينه سفتي لازم براي هر جز تشك براي مردان

Experimental Measurement and Numerical Modeling of Spine Alignment of the Lateral Sleep Position and Determining the Optimal Stiffness of Mattress Elements for Male Subjects

هدف اين مطالعه در دو بخش ، بررسي عملكرد يك نوع جديد تشك با چيدمان سفارشي است . در مرحله اول راستاي ستون مهره هاي مردان بر روي سطح سفت، نرم و تشك سفارشي چيدمان شده، استخراج و مورد مقايسه قرار گرفته است. در ابتدا پس از اخذ داده هاي ابعاد سنجي، از 25 داوطلب مرد خواسته شد تا بر روي سطوح مذكور بر اساس پروتكل از پيش تعيين شده اي، در وضعيت خواب به پهلو قرار گيرند. سپس مختصات مكاني نشانگرهاي نصب شده بر روي زوايد خاري ستون مهره هاي آنان توسط روش رديابي نوري در صفحه فرونتال اخذ گرديد و زاويه ?-P8 از اين راستا استخراج شد. مدل آماري آناليز واريانس يك طرفه و آزمون تعقيبي نشان داد كه تفاوت معني داري بين زاويه ?-P8 (p=0.001 < 0.05) در بين سه تشك سفت، نرم و سفارشي وجود دارد. مشخص گرديد كه تشك با چيدمان سفارشي روشي مناسب براي نگهداري بهينه ستون مهره ها در هنگام خواب مي باشد و تشكهاي متداول با سفتي يكنواخت توانايي نگهداري راستاي ستون مهره ها در وضعيت طبيعي را ندارند. دربخش دوم جهت بررسي دقيق وضعيت بدن هنگام استقرار بر روي تشك، نرم افزار بي آرجي لايف مد براي مدل سازي مورد استفاده قرار گرفت. از داده هاي ابعادسنجي 4 نفر شاخص از گروه هاي مختلف ابعادي براي مدل استفاده شد. مدل هاي ساخته شده بر روي سطوح مشابه آزمون تجربي از لحاظ خصوصيات مكانيكي، قرار گرفته و توسط نرم افزار تحليل گرديدند. پس از تطبيق داده هاي مدلسازي و آزمون تجربي مدلسازي ابزارتقريباً مناسبي براي پيش بيني رفتار ستون مهره ها بر روي سيستم خواب مشاهده شد و توانست تا حدود بسياري رفتار ستون مهره ها را پيش بيني كند. و نياز به سفتي سطح خواب چهار گروه مردان از لحاظ آنتروپومتري مشخص گرديد.

Ergonomic factors have a direct influence on the quality of spine support during sleep. Previous studies have shown that a mattress with a homogeneous stiffness can not necessarily maintain the natural spinal alignment. Using mattresses with components of different stiffness could be considered as a possible solution instead. In this research a new mattress system having elements with different stiffness has been designed. The springs used in this mattress has been combined with a special slice of polyurethane foam, and each of them has its own specific spring constant. After acquiring the anthropometrical data of 25 male volunteers, they were asked to lie in a lateral position on soft and very stiff surfaces according to predefined conditions. Then the coordinates of the markers mounted on their spinous processes were registered through the optical tracking methods. In the next step the arrangement of the foam-spring elements were changed for each subject several times, in order to spinal alignment in a frontal plane was close to his normal alignment corresponding to the upright position. The post-processing of acquired data was considered off line.In order to qualify our experiments the BRG.LifeMod was used to model body position when lying on a mattress. The anthropometrical data of 4 subjects were used for the dimensional indexes of model. Several numerical models were built with several surfaces corresponding to the experimental essays. Once again the spinal alignment extracted. Results of both experimental and numerical modeling showed that the mattress with custom-made arrangement of the elements is an appropriate solution for the optimal support of the spine during sleep. The numerical modeling was able to predict the spinal alignment. The results of this research can be very useful in designing the custom-made sleep systems according to the ergonomic factors.