Afgeronde projecten
Fieldlab UPPS | Slim maatsysteem voor elektronische enkelbanden
Geosatis is bezig met het ontwikkelen van een enkelband voor de rehabilitatie van gevangenen. Het maatsysteem van de enkelband is bedoeld om een comfortabele maar stevige pasvorm aan de enkel te bieden voor een groot aantal enkelvormen en -maten. Hun eerdere pogingen om de verschillende maten te definiëren waren gebaseerd op een antropometrische studie van een steekproef van 100 Zwitserse proefpersonen. Er blijven echter verschillende uitdagingen, b.v. geschikt voor extra grote enkelbreedtes en het voorzien van onderwerpen op de grens van twee maten met een comfortabele armband.
Probleemstelling
Het huidige model is gebaseerd op 2D-gegevens uit een kleine dataset. De gestandaardiseerde ovale vorm, in combinatie met deze beperkte gegevens, resulteert in te veel misfits tussen gebruiker en product. Binnen Fieldlab UPPS willen Geosatis en de TU Delft gezamenlijk nieuwe 3D-antropometrische technieken onderzoeken voor het evalueren en optimaliseren van armbandmaatsystemen met specifieke beperkingen op veiligheid en comfort. De onderzoeksvraag was:
Wat zijn de optimale productafmetingen voor verschillende maten enkelbanden om een groot deel van de bevolking te kunnen huisvesten?
Activiteiten en taakverdeling
De eerste taak van het Fieldlab was het analyseren van een 3D-database met meer dan 2000 proefpersonen, met betrekking tot variaties in de enkelafmetingen. De hoofdafmetingen werden gedefinieerd als: minimale enkelomtrek (M2), enkelomtrek rond mediale malleoli (M1), enkelbreedte, enkellengte en hoogte van M2, zie de figuur hier onder. Alle gegevens zijn gesorteerd en gecombineerd in een dataset.
Na de antropometrische studie werd een eerste versie van een sizing-tool gebouwd, waarin armbandmaten en randvoorwaarden voor fitmarges konden worden ingevoerd om de maatverdeling van het onderwerp te vinden. In deze versie waren er nog veel discrepanties tussen de werkelijkheid en de gemodelleerde fitting. Daarom zijn er verschillende iteraties gedaan om de sizing tool te verbeteren. Het uiteindelijke hulpmiddel hield, naast enkelomtrek, lengte en breedte, ook rekening met de kantelhoek van de tibia en er werd een veiligheidstolerantie voor verwijdering toegevoegd. Uit een onderzoek naar de verwijderbaarheid van de armband bleek echter dat het beschouwde bereik niet in de buurt komt van de omtrek van de hiel.
Het laatste deel van het project werd besteed aan validatietesten. Bij het invoeren van de gegevens van de huidige armbandmaten kwam de maatverdeling niet overeen met de bestelverhoudingen van de armbanden. Daarom is een reeks validatiestudies uitgevoerd. Eerst werden 3D-geprinte enkelbanden (samples) getest op menselijke proefpersonen (zie afbeelding). Hun enkelomtrek werd gemeten, evenals de minimale afstand tussen de enkel en de armband van de best passende maat. Het bleek dat de optimale gepercipieerde pasvorm slechts maximaal 4 mm toelaat. Een minimale afstand van >5 mm werd als te groot beschouwd. Deze informatie is in de sizing-tool aangepast als een minimaal afstandsbereik. Daarnaast zijn vier ‘extreme’ enkels van de 3D-database 3D-geprint en fysiek getest met de armbandmonsters (zie afbeelding). De minimale afstanden werden vergeleken tussen digitale en fysieke aanpassing. Deze tests lieten een goede overeenkomst zien, hoewel de positie van de armband, in combinatie met het comfort element, in sommige gevallen verschilt van de gesimuleerde positie. Uit de fysieke tests bleek ook een grote invloed van de vorm van enkeldoorsneden op de waargenomen pasvorm. Veel enkels zijn een stuk langer dan breed, waardoor de armband groot aanvoelt, terwijl er geen marge meer is in de breedte.
Resultaten en conclusies
Het resultaat van het project was de creatie van een interactieve sizing tool, waarmee je gemakkelijk marges, gebruikers (sub)populaties en afmetingen kunt aanpassen. Door een 2-dimensionale productmaat in de plot te selecteren, wordt het percentage gebruikers voor die maat weergegeven.
Hoewel de tool is gevalideerd met fysieke tests, vertoont de verdeling in gebruikers tussen de verschillende (momenteel gebruikte) maten nog steeds discrepanties met de orders van de enkelbanden van GEOSATIS. Verondersteld wordt dat dit kan worden verklaard door de manier van aantrekken, zoals uitgevoerd door de dienstverleners. Om deze hypothese te beoordelen, moet deze passing (en dus de exacte pasvorm van de armbanden) op verschillende locaties worden geanalyseerd. De hoogte, procedure (met of zonder comfort element) en gewenste/acceptabele marge zouden de afwijkingen met de vooraf ingestelde parameters van het computermodel kunnen verklaren. Ten slotte is een gebruikersonderzoek nodig om de verhouding van persoonlijke demografische gegevens te weten te komen, zoals geslacht, ras, leeftijd en BMI. Deze factoren kunnen de verdeling van de maten van de armbanden beïnvloeden.