Air mattress is now used widely to prevent the pressure ulcer by reducing the localized pressure peaks. In this paper an air-cell mattress and its pressure control method based on an approximate anthropometric model are presented. The air-cell mattress has eighteen cylindrical air cells made of porous material allowing air leakage to contribute in reducing the development of pressure ulcer by lowering the pressure peak, temperature and humidity. To determine an optimal air-cell pressure appropriate for each user, we divide the parts of the body into four sections such as head, trunk, hip, and leg. Then, the pressure of each section is independently calculated from the weight of each part based on the individual body height and weight and the approximate anthropometric model. Air supply system for the air-cell mattress is implemented by using four electronic solenoid valves and an air compressor, and it is driven by a real-time micro-controller. The experimental results with seven subjects shows that the proposed air-cell mattress is effective for the prevention of the pressure ulcer.
Air mattress is now used widely to prevent the pressure ulcer by reducing the localized pressure peaks. The pressure control method based on the anthrophometric model of an air-cell mattress developed in this study is presented. The air-cell mattress has 18 cylindrical air cells made of porous material allowing air leakage. Even though the air leakage can contribute to reducing the development of pressure ulcer by lowering the pressure peak, temperature and humidity, the air pressure changes with time and the desired air-cell pressure has to be determined as an optimal value for each user. To select the desired air-cell pressure, we first divide the parts of the body into four sections such as head, trunk, hip, and leg. Then, the pressure of each section grouped with air-cells is calculated from the weight of each part estimated from the individual height and body weight. Air supply system for the air-cell mattress is implemented by using four electronic solenoid valves and an air compressor, and it is driven by a real-time microcontroller. We experimented with five subjects of the contact pressure on skin. The experimental results show that the proposed air-cell mattress is effective for the prevention of the pressure ulcer.
Kim Han-Sang;Lee Dong-Hun;Min Kyoungdoug;Kim Minsoo
Journal of Mechanical Science and Technology
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제19권4호
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pp.1018-1026
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2005
The proton exchange membrane (PEM) fuel cell system consisting of stack and balance of plant (BOP) was modeled in a MATLAB/Simulink environment. High-pressure operating (compressor type) and low-pressure operating (air blower type) fuel cell systems were considered. The effects of two main operating parameters (humidity and the pressure of the supplied gas) on the power distribution characteristics of BOP and the net system efficiency of the two systems mentioned above were compared and discussed. The simulation determines an optimum condition regarding parameters such as the cathode air pressure and the relative humidity for maximum net system efficiency for the operating fuel cell systems. This study contributes to get a basic insight into the fuel cell stack and BOP component sizing. Further research using muliobject variable optimization packages and the approach developed by this study can effectively contribute to an operating strategy for the practical use of fuel cell systems for vehicles.
The industries use polymer materials for many purposes for they have many merits. The costs of these materials take up too great a proportion of the overall cost of products that use these materials as their major material. It is advantage for polymer industries to reduce these costs. The microcellular foaming process was developed in the early 1980s to solve this problem and proved to be quite successful. Microcellular foaming process uses inert gases such as $CO_2$, $N_2$. As these gases solve into polymer matrices, many properties are changed. The microcellular foaming process makes the glass transition temperature of polymers to low, and diminish the residual stress of polymer matrices. Besides, the microcellular foaming process has several merits, impact strength elevation, thermal insulation, noise insulation, and raw material saving etc. This characteristic of microcellular foaming process has influenced by cell morphology. The cell morphology means cell size and cell density. The cell morphology has influenced by many factors. The examples of factor are pressure drop rate, foaming temperature, foaming time, saturation pressure, saturation time etc. Among their factors, pressure drop rate is the most important factor for cell morphology in microcellular foaming injection molding process. This paper describes about the cell morphology change in accordance with the pressure drop rate of microcellular foaming injection molding process.
A finite element simulation model was developed for the performance optimization of a closed type air-cell mattress used for the ulcer prevention. An H-model with material properties of human flesh and kinematic joints were used for the calculation of the body contact pressure. The material property of rubber air-cell was evaluated by tensile test of standard specimen. We evaluated the body contact pressure distribution after laying human model on the inflated air-cell mattress. It was found that the body contact pressure was dependent on cell height. but hardly affected by the thickness of the rubber in a cell.
Effective thermal conductivities and pressure-drop-related properties of aluminum foam metals have been measured. The effects of porosity and cell size in the aluminum foam metal are investigated in detail. The porosity of the foam metal, considered in the present study, varies from 0.89 to 0.96 and the cell size from 0.65㎜ to 2.5㎜. The effective thermal conductivity is evaluated by comparing the temperature gradient of the foam metal with that of the thermal conductivity-known material. The pressure drop in the foam metal is measured by a highly precise electric manometer while air is flowing through the aluminum foam metal in the channel. The results obtained indicate that the effective thermal conductivities are found to be increased with a decrease in the porosity while the effective thermal conductivities ire little affected by the cell size at a fixed porosity. However, the pressure drop is strongly affected by the cell size as well as the porosity. It is seen that the pressure drop is increased as the cell size becomes smaller, as expected. The minimum pressure drop is obtained in the porosity 0.94 at a fixed cell size. A new correlation of the pressure drop is proposed based on the permeability and Ergun's coefficient for the aluminum foam metal.
Mechanical behavior of a fuel stack was studied by the orthotropic material model. The fuel stack is mainly composed of bipolar plate (BP), gasket, end plate, membrane electrolyte assembly (MEA), and gas diffusion layer (GDL). Each component is fastened with a suitable pressure. It is very important to maintain a suitable contact pressure of BP, because it affects the efficiency of the fuel cell. This study compared mechanical behavior of various fastening types of the fuel cell stack. Bar, band, and modified band fastening type are used. The band fastening type showed that it reduces total volume of the cell, but it does not improve the contact pressure distribution of each BP. The modified band fastening type was designed by considering the deformations of band fastening type, and it showed a good enhancement of contact pressure distribution.
Several air cells are installed in the seat cushion to adjust the stiffness of seat by changing the air pressure. To select proper air pressure in the air cells, two kinds of tests are performed. For the pressure distribution on the seat, the maximum pressure and mean pressure are compared. And for the dynamic ride values, SEAT (Seat Effective Amplitude Transmissibility) values are calculated and compared. These experiments are carried out with three different drivers, three different vehicle speeds on the highway and two different speed on the primary road, and three different air pressures. From the real car tests, optimum air cell pressure depending on the vehicle speed and driver's weight are recommended.
일반적인 천연가스 정압기지에서는 압력제어밸브를 이용하여 고압으로 수송되는 천연가스를 감압하여 내보낸다. 이 과정에서 버려지는 폐압에너지는 터보팽창기를 도입하여 추가적인 전력생산이 가능하나 터보팽창기를 통과하는 유체에서는 감압에 의한 Joule Thompson 효과에 의하여 온도가 급격히 떨어져 파이프라인 외부에 동결을 일으키거나 파이프라인 내부에 메탄하이드레이트와 같은 고체 물질이 형성될 위험이 있다. 현재 터보팽창기를 채용한 천연가스 정압기지에서는 냉열발생에 따른 부작용을 방지하기 위하여 터보팽창기의 전단에 보일러를 설치하여 팽창 전 천연가스를 예열하고 있다. 용융탄산염연료전지와 같은 고온 연료전지는 천연가스를 연료로 사용할 수 있고 친환경적인 고온 배출가스를 방출하며 동시에 추가적인 전력을 생산하여 시스템의 효율을 높일 수 있다. 이 논문에서는 천연가스 정압기지에 용융탄산염연료전지와 터보팽창기를 설치하여 얻을 수 있는 열역학적 이득에 대해서 연구하였다. 연료전지를 기저부하로 사용함에 따라서 얻을 수 있는 이익에 대하여 분석하였다.
To make uniform pressure distributed over the contact surface was necessary to cold pad batch dyeing machine. In this study, to confirm characteristic of flexibility and the contact pressure distribution through experimental analysis of padder roll were controlled by hydraulic cell. When there were no load pressure only inner pressure, the value of displacement in the center of padder were greater than the end of the padder. The results of this study showed that the padder had the optimum value of inner pressure for uniform contact pressure distribution. Measuring the contact pressure in a padder system were driven by using a pre-scale film. Uniform contact pressure distribution of cell padder were a linearly with load pressure and inner pressure. When the load pressure was less than 8 tons, the inner pressure for the uniform contact pressure was 1~4 bar. The padder roll performance curves proposed in this study were available for practical production environments and various roll designs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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