Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu ảnh hưởng của đặc điểm nhân trắc ngực nữ sinh Bắc Việt Nam tới áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực" do tác giả Lưu Thị Hồng Nhung thực hiện thuộc ngành Công nghệ dệt, may (mã số 9540204) tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Nhật Trinh và PGS. Nguyễn Thị Lệ, hoàn thành năm 2022.

Về tính cấp thiết, áo ngực nữ là sản phẩm thiết yếu được phụ nữ sử dụng thường xuyên nhằm thực hiện chức năng nâng đỡ, bảo vệ mô mềm, cải thiện thẩm mỹ và cố định vị trí bầu ngực trong quá trình vận động. Do đặc thù thiết kế ôm sát cơ thể, áo ngực tác động một áp lực cơ học liên tục lên vùng ngực, vai và lưng của người mặc. Khi áp lực này vượt quá giới hạn chịu đựng sinh lý, áo ngực gây ra cảm giác khó chịu, cản trở tuần hoàn máu, tạo vết lằn tổn thương trên da, gây đau nhức cơ xương và có thể làm biến đổi hình dạng giải phẫu của mô ngực.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định xuất phát từ thực tế thị trường Việt Nam hiện chưa thiết lập được hệ thống cỡ số áo ngực chuẩn hóa dành riêng cho phụ nữ trong nước. Các sản phẩm áo ngực lưu hành chủ yếu được sản xuất dựa trên hệ thống cỡ số du nhập từ nước ngoài hoặc áp dụng bảng kích cỡ tự phát theo kinh nghiệm của từng nhà sản xuất, dẫn đến sự không tương thích về độ vừa vặn và độ tiện nghi áp lực. Mặc dù các nghiên cứu quốc tế đã tiếp cận vấn đề áp lực áo ngực, song phần lớn mới chỉ tập trung vào trang phục thể thao hoặc triển khai trên các cỡ mẫu nhỏ, mô hình nghiên cứu đơn giản và thiếu vắng các khảo sát định lượng toàn diện về mối liên hệ giữa các thông số nhân trắc ngực đặc trưng với áp lực cục bộ và cảm nhận tiện nghi áp lực trên cơ thể phụ nữ Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể theo ba nội dung đánh số như sau:

  1. Xác định các đặc trưng nhân trắc ngực ứng dụng phương pháp đo 3D không tiếp xúc, trích chọn các kích thước đặc trưng và phân nhóm ngực nữ làm tiền đề cho việc xác định ảnh hưởng của kích thước ngực tới áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực, đồng thời góp phần xây dựng cơ sở thiết lập hệ thống cỡ số, thiết kế, sản xuất và lựa chọn áo ngực nữ phù hợp.
  2. Xác định áp lực của áo ngực nữ lên cơ thể người mặc và độ tiện nghi áp lực của áo ngực.
  3. Xác định ảnh hưởng của các kích thước ngực đặc trưng tới áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực nữ, nhằm góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc cải thiện độ tiện nghi áp lực của áo ngực nữ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm:

  • Đối tượng nghiên cứu về cơ thể người: Nữ sinh Bắc Việt Nam trong độ tuổi từ 18 đến 25 tuổi.
  • Đối tượng sản phẩm thực nghiệm: Mẫu áo ngực Triumph có gọng bằng viền nẹp, kiểu cúp 3/4, có dây quai, may từ chất liệu vải dệt kim tổng hợp với tỷ lệ 80% Polyamide (PA) và 20% Elastane.
  • Phạm vi không gian: Nghiên cứu thực nghiệm nhân trắc được thực hiện trên mẫu nữ sinh tại 3 trường đại học ở Hà Nội gồm Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Đại học Ngoại thương và Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
  • Phạm vi nội dung và điều kiện đo: Khảo sát 18 kích thước ngực và 3 thông số hình thể; đo đạc áp lực cơ học tại 14 vị trí giải phẫu trên áo ngực ở trạng thái tĩnh và đánh giá độ tiện nghi áp lực ở trạng thái sinh hoạt vận động bình thường.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu trong luận án điểm lại chi tiết các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước xoay quanh ba mảng nội dung chính: nhân trắc học ngực nữ, phương pháp đo áp lực trang phục và mối tương quan giữa áp lực với độ tiện nghi của áo ngực.

Về đặc điểm nhân trắc và phân loại hình thái ngực, tác giả phân tích các hệ thống phân loại cổ điển và hiện đại:

  • Martin phân chia hình thái ngực nữ thành 4 nhóm cơ bản gồm ngực phẳng (chiều dài bầu ngực 3-5 cm, nhỏ hơn bán kính gốc ngực), ngực bán cầu (chiều cao 5-6 cm, tương đương bán kính gốc), ngực hình nón (chiều dài trên 6 cm) và ngực giọt nước (đầu ngực chúc xuống phía dưới).
  • Viện Khoa học Con người Wakoru (Nhật Bản) phân loại ngực thành 6 nhóm: ngực phẳng, hình nón, bán cầu, nhô ra, giọt nước 1 và giọt nước 2.
  • Lim và cộng sự khảo sát 182 phụ nữ độ tuổi 20, phân nhóm hình dáng ngực dựa trên chu vi và phân cấp thể tích bầu ngực: ngực phẳng (thể tích dưới 200 cc), ngực hình nón (200-300 cc và 300-400 cc), ngực bán cầu (<200 cc, 200-300 cc, 300-400 cc), ngực nhô ra (200-300 cc, 300-400 cc, trên 400 cc) và ngực giọt nước (trên 400 cc).
  • Rong Zheng và cộng sự đề xuất hệ thống cỡ số áo ngực cho phụ nữ Trung Quốc dựa trên 8 thông số nhân trắc: chỉ số khối cơ thể (BMI chiếm 23,5% trọng số), thể tích ngực (gần 20%), cung ngực trong, cung ngực ngoài, chiều cao, hướng nhũ hoa, độ dốc ngực trên và hình dạng ngực dưới. Tác giả chỉ ra rằng vòng chân ngực cùng tỷ lệ chiều sâu trên chiều rộng ngực là hai thông số chi phối nhiều nhất đến hình dạng ngực.
  • Kweon và Sohn phân chia ngực thành 5 nhóm hình dáng (phẳng, nón, bán cầu, nhô ra, giọt nước); Cho và Sohn phân nhóm theo độ lớn (ngực lớn, trung bình, nhỏ); Pei và cộng sự, Seolyoung và Chun, Chang-Lixia và cộng sự (khảo sát 270 phụ nữ Tây Trung Quốc bằng công cụ TecMath chia thành 9 nhóm), Liang Suzhen và cộng sự (khảo sát 10 thông số trên 254 nữ sinh), Dilek và cộng sự (khảo sát 19 thông số tái tạo thẩm mỹ, ghi nhận thể tích bầu ngực phải lớn hơn bầu ngực trái).
  • Tại Việt Nam, Trần Thị Minh Kiều và cộng sự đánh giá cảm nhận vừa vặn ngoại quan của cúp áo ngực với các dạng ngực nữ sinh Bắc 18-25 tuổi; Phạm Thị Thắm và cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của góc ngực đến thiết kế áo ngực.

Về phương pháp đo kích thước ngực, luận án phân tích hai nhánh kỹ thuật:

  • Đo tiếp xúc: Sử dụng thước dây và bộ dụng cụ Martin (thước đo độ rộng, thước cặp, thước trượt, thước đo độ sâu) theo quy chuẩn TCVN 1267-72 và TCVN 1268-72. Kỹ thuật này được Paulo R. Quieregatto và cộng sự áp dụng nhưng bộc lộ nhược điểm gây bất tiện cho người được đo ở vùng cơ thể nhạy cảm, dễ sai lệch mô mềm và khó đo các thông số không gian như thể tích hay độ cong.
  • Đo không tiếp xúc qua công nghệ quét 3D: Được phát triển qua các thiết bị Artec, VITUS, GOM, LMI Advance R3x, HDI Blitz; các công trình của Lee và cộng sự (xác định ranh giới tự nhiên của ngực qua phần mềm RapidForm và các điểm mốc giải phẫu UBP, UBPA, CSP, BP, FAP, OBP, SWP, BBP), Xiaona Chen và Jianping Wang (tính thể tích ngực bằng chiếu lưới đám mây điểm 3D), Kovacsa và cộng sự (so sánh quét 3D với ảnh chụp cộng hưởng từ MRI và đúc khuôn nhựa nhiệt dẻo). Tại Việt Nam, Nguyễn Kim Cúc và Nguyễn Thị Nhung đã nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng môi trường và màu trang phục tới độ chính xác của hệ thống quét 3D.

Về phương pháp đo áp lực áo ngực và độ tiện nghi:

  • Phương pháp đo trực tiếp: Shimizu và cộng sự sử dụng cảm biến bán dẫn; Lim và cộng sự cùng Nguyễn Quốc Toản và cộng sự dùng cảm biến màng mỏng Flexiforce (A201); Mitsuno và cộng sự, Makabe và cộng sự dùng túi chất lỏng thủy tĩnh; Tokuda và cộng sự dùng đệm khí cao su có điện cực Platin; Phan Thanh Thảo và cộng sự, Xiao-Jun Ding, Gan Yingjin và cộng sự, Li-Zhuo Wang và cộng sự ứng dụng cảm biến áp khí (hệ thống AMI 3037); Lee và cộng sự, Abbey Peterson và cộng sự ứng dụng hệ thống màng cảm ứng Novel Pliance-X.
  • Phương pháp đo gián tiếp: Yoshimura và cộng sự ứng dụng phương trình Laplace biến đổi tính áp lực từ độ giãn vải và bán kính cong bề mặt; Kawabata và cộng sự dùng phương pháp vòm căng màng cao su; Yu và cộng sự dùng mô hình ma nơ canh mềm bằng silicone và bọt polyurethane; Jie Zhou và cộng sự, Zhang dùng phương pháp mô phỏng số phần tử hữu hạn trên mô hình cơ sinh học nhiều lớp; Phan Duy Nam nghiên cứu tính toán áp lực bằng giải pháp kết hợp mô phỏng và thực nghiệm.

Khoảng trống mà luận án lựa chọn giải quyết là: Thiết lập một hệ thống đo áp lực cảm biến áp khí 8 kênh độc lập và hệ thống quét 3D phù hợp với đặc thù da người; đồng thời ứng dụng các thuật toán học máy hiện đại để trích chọn kích thước ngực đặc trưng, phân nhóm ngực nữ sinh Bắc Việt Nam và mô hình hóa toán học ảnh hưởng của nhân trắc tới áp lực cơ học và độ tiện nghi áp lực trong điều kiện thực tế tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết của luận án dựa trên các nguyên lý nhân trắc học cơ thể người, lý thuyết cơ học tiếp xúc bề mặt và lý thuyết tiện nghi trang phục:

  • Khung lý thuyết nhân trắc học: Ứng dụng quy chuẩn định vị mốc giải phẫu theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 20685 và các tiêu chuẩn nhân trắc Việt Nam (TCVN 1267-72, TCVN 1268-72). Thể tích và hình dạng bề mặt ngực được mô phỏng giải tích từ dữ liệu đám mây điểm 3D thông qua các bước tách biên, làm đầy cơ sở đáy ngực và tính tích phân lưới bề mặt.
  • Cơ chế hình thành áp lực bề mặt: Dựa trên mô hình phương trình Laplace biến đổi, trong đó áp lực tiếp xúc pháp tuyến $P$ được xác định bởi sức căng kéo của vật liệu dệt kim $T$ và bán kính cong $r$ của bề mặt cơ thể tại vị trí đo.
  • Khái niệm độ tiện nghi áp lực: Phản ánh trạng thái đáp ứng thần kinh - xúc giác dưới da khi chịu tác động cơ học cục bộ từ áo ngực trong các trạng thái tĩnh và động.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thu thập dữ liệu bao gồm:

  • Thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị đo áp lực PB228: Thiết bị sử dụng 8 cảm biến áp khí MPX10DP kết nối mạch vi xử lý và phần mềm máy tính; dải đo hoạt động từ 0 đến 7 kPa với độ chính xác đạt 0,1 kPa. Hệ thống được kiểm định độ chuẩn xác thông qua thiết bị chuẩn áp suất quốc tế GE Druck DPI 610. Thiết bị cho phép thu thập dữ liệu áp lực liên tục ở 3 trạng thái: tĩnh (đứng thẳng), tĩnh kết hợp động (giơ tay trước ngực, giơ tay cao, ngồi ghế, cúi buộc dây giày) và trạng thái động (chạy tại chỗ).
  • Thiết lập hệ thống quét 3D quang học không tiếp xúc: Hệ thống gồm máy chiếu ánh sáng cấu trúc mã Gray code kết hợp dịch pha (Line shifting) và 2 camera công nghiệp, phạm vi trường đo đạt $500 \times 500 \times 600$ mm. Hệ thống được hiệu chuẩn không gian bằng bàn cờ chuẩn ở 3 góc định hướng; đồng thời tối ưu hóa 3 cấp độ thu sáng để triệt tiêu ảnh hưởng của sắc tố da (từ da sạm, da trung bình đến da sáng).
  • Dữ liệu thu thập: Khảo sát trực tiếp trên đối tượng nghiên cứu với 3 thông số hình thể chung và 18 kích thước ngực chi tiết. Thực hiện đo áp lực thực tế tại 14 vị trí giải phẫu trên áo ngực (tập trung 6 vị trí trên gọng nẹp, các vị trí trên dây vai và đai lưng).

Kỹ thuật phân tích dữ liệu và thuật toán xử lý:

  • Toàn bộ dữ liệu được quản lý và xử lý trên môi trường ngôn ngữ lập trình R.
  • Phân tích phương sai (ANOVA) dùng để kiểm định sự khác biệt giữa phương pháp đo tiếp xúc và đo quét 3D, cũng như đánh giá độ biến thiên áp lực giữa các vị trí và tư thế.
  • Trích chọn thông số kích thước đặc trưng: Kết hợp Phân tích thành phần chính (PCA), giải thuật Rừng ngẫu nhiên (Random Forest - RF) dựa trên các chỉ số độ giảm chính xác trung bình (MDA) và độ giảm chỉ số Gini trung bình (MDG), cùng giải thuật Lượng tử hóa vector học tập (Learning Vector Quantization - LVQ) kết hợp loại bỏ thuộc tính đệ quy (RFE).
  • Phân nhóm ngực: Áp dụng giải thuật phân cụm K-means clustering; xác định số cụm tối ưu $K$ bằng các tiêu chuẩn tổng bình phương khoảng cách trong cụm (WSS/Elbow), thống kê khoảng cách trống (Gap Statistic), hệ số Silhouette Width và chỉ số cl$Hopkin.
  • Mô hình hóa quan hệ đa biến: Ứng dụng kỹ thuật Trung bình hóa mô hình Bayes (Bayesian Model Averaging - BMA), tối ưu hóa hàm hồi quy dựa trên tiêu chuẩn thông tin Akaike (AIC), tiêu chuẩn thông tin Bayes (BIC) và sai số bình phương trung bình phần dư (RMS).

Bảng tổng hợp các ký hiệu và thông số đo nhân trắc ngực trong nghiên cứu:

Ký hiệu Tên thông số kích thước Đơn vị
$h$ Chiều cao cơ thể cm
$w$ Cân nặng cơ thể kg
$bmi$ Chỉ số khối cơ thể $\text{kg/m}^2$
$vtn$ Vòng trên ngực cm
$vn$ Vòng ngực cm
$vcn$ Vòng chân ngực cm
$cl$ Độ chênh lệch giữa vòng ngực và vòng chân ngực ($vn - vcn$) cm
$cnnp$ Cung ngực ngoài phải cm
$cnnt$ Cung ngực ngoài trái cm
$cntp$ Cung ngực trong phải cm
$cntt$ Cung ngực trong trái cm
$xup$ Khoảng cách từ xương ức đến đầu ngực phải cm
$xut$ Khoảng cách từ xương ức đến đầu ngực trái cm
$snt$ Sa ngực trên cm
$sndp$ Sa ngực dưới phải cm
$sndt$ Sa ngực dưới trái cm
$cn$ Khoảng cách giữa hai đầu ngực cm
$ccnp$ Cung cong chân ngực phải cm
$ccnt$ Cung cong chân ngực trái cm
$ttp$ Thể tích bầu ngực phải $\text{cm}^3$
$ttt$ Thể tích bầu ngực trái $\text{cm}^3$
$P$ Giá trị áp lực của áo ngực kPa
$P_{tb}$ Giá trị áp lực trung bình kPa
$P_{max}$ Giá trị áp lực lớn nhất kPa
$P_{min}$ Giá trị áp lực nhỏ nhất kPa

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan về đặc điểm nhân trắc ngực, áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực nữ

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về giải phẫu học và nhân trắc học phần ngực phụ nữ. Tác giả phân tích cấu trúc bên trong tuyến ngực gồm thùy tuyến, ống góp sữa, mô mỡ dưới da và nếp lằn chân ngực, khẳng định mô ngực chủ yếu là mô liên kết mềm, dễ bị biến dạng dưới tác dụng của tải trọng ngoại lực. Chương này so sánh đối chiếu các công trình phân loại hình thái ngực trên thế giới (Martin, Wakoru, Lim, Rong Zheng) và chỉ rõ các hạn chế của việc định cỡ truyền thống chỉ dựa trên hiệu số $(vn - vcn)$.

Về mặt công nghệ đo lường, chương 1 đối sánh phương pháp đo tiếp xúc truyền thống (bộ dụng cụ Martin) với phương pháp đo quang học 3D không tiếp xúc, nhấn mạnh khả năng trích xuất đám mây điểm để tính toán các thông số phức tạp như độ cong và thể tích bầu ngực. Đồng thời, tác giả tổng kết toàn diện cấu tạo 9 bộ phận của áo ngực cơ bản (cúp ngực, dây quai trước/sau, đai lưng, đai trung tâm, gọng nẹp, chốt điều chỉnh, móc cài) và phân tích các phương pháp đo áp lực trang phục: phương pháp trực tiếp (cảm biến bán dẫn, Flexiforce, thủy tĩnh, cảm biến áp khí MPX10DP, AMI-3037, Novel Pliance) và phương pháp gián tiếp (phương trình Laplace, phương pháp vòm, ma nơ canh mềm, mô phỏng cơ sinh học). Tác giả kết luận cảm biến áp khí là phương án tối ưu để đo áp lực trực tiếp trên bề mặt cong phức tạp của cơ thể người.

Chương 2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình thực nghiệm và các giải pháp kỹ thuật được triển khai trong luận án:

  • Thiết kế hệ thống đo áp lực PB228: Thiết lập cấu trúc phần cứng với 8 đầu đo cảm biến áp khí MPX10DP, dải đo $0 \div 7$ kPa, tích hợp mạch chuyển đổi và phần mềm thu thập số liệu theo thời gian thực. Kiểm chuẩn thiết bị bằng máy chuẩn áp lực GE Druck DPI 610, kết quả phân tích phương sai cho thấy sai số giữa các kênh đo không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê ($p > 0,05$), độ lặp lại cao với khoảng tin cậy 95%.
  • Xây dựng hệ thống quét 3D quang học: Thiết lập buồng quét dùng ánh sáng cấu trúc mã Gray code kết hợp dịch pha (Line shifting) với 2 camera có trường quan sát $500 \times 500 \times 600$ mm. Nghiên cứu xác lập chế độ thu sáng tối ưu tương ứng với 3 nhóm màu da (da sạm màu mức sáng 4-7, da trung bình mức sáng 8-15, da sáng màu mức sáng 16-20) nhằm đảm bảo mật độ đám mây điểm chính xác nhất.
  • Xác định điểm mốc và quy trình đo nhân trắc: Định vị các mốc giải phẫu trực tiếp trên ngực trần của nữ sinh theo tư thế đứng chuẩn ISO 20685. Tiến hành đo 18 kích thước ngực và 3 thông số hình thể; so sánh kiểm định đối chứng giữa đo tiếp xúc và đo 3D trên ma nơ canh và cơ thể người bằng phân tích ANOVA.
  • Phương pháp đo áp lực và tiện nghi: Đo áp lực tại 14 vị trí trên áo ngực Triumph cúp 3/4 ở trạng thái tĩnh, trạng thái tĩnh kết hợp động (5 động tác) và động (chạy tại chỗ). Thu thập đánh giá chủ quan về độ tiện nghi áp lực bằng thang đo phân cấp tại các mốc thời gian mặc.
  • Xử lý số liệu: Ứng dụng phần mềm R để chạy các giải thuật PCA, Random Forest, LVQ, K-means clustering và kỹ thuật BMA để xây dựng mô hình hồi quy.

Chương 3. Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và thảo luận khoa học:

  • Kiểm nghiệm hệ thống PB228 và phép đo áp lực: Đo thực nghiệm áp lực áo ngực tại 14 vị trí cho thấy sự phân bố áp lực không đồng đều. Áp lực tập trung cao nhất tại dây đeo vai và các điểm uốn của gọng nẹp kim loại (vị trí P1, P2, P3 trên gọng áo ngực). Khi người mặc chuyển từ trạng thái đứng yên sang các tư thế vận động (giơ tay, cúi buộc giày, chạy tại chỗ), giá trị áp lực biến động mạnh, tăng cao rõ rệt ở các tư thế cúi gập người do lồng ngực mở rộng và trọng tâm bầu ngực dồn về phía trước.
  • Kết quả đo nhân trắc và phân tích tương quan: Phân tích phương sai ANOVA khẳng định phương pháp đo 3D có độ tin cậy và độ chính xác tương đương phép đo tiếp xúc nhưng thu thập được các kích thước đường cong và thể tích bầu ngực chính xác hơn. Kết quả chỉ ra tương quan tuyến tính thuận rất chặt chẽ giữa các cặp biến đối xứng: cung cong chân ngực phải ($ccnp$) và trái ($ccnt$), cung ngực trong phải ($cntp$) và trái ($cntt$), thể tích bầu ngực phải ($ttp$) và trái ($ttt$). Hiệu số $(vn - vcn)$ có tương quan thuận với thể tích bầu ngực nhưng mức độ tương quan dao động tùy thuộc vào cấu trúc lồng ngực.
  • Kết quả trích chọn đặc trưng và phân nhóm ngực: Dựa trên giải thuật PCA, Random Forest (chỉ số MDA, MDG) và mô hình LVQ trên 21 biến kích thước, tác giả trích chọn được các kích thước ngực đặc trưng mang tính chi phối cao nhất gồm: vòng ngực ($vn$), vòng chân ngực ($vcn$), cung cong chân ngực, khoảng cách xương ức đến đầu ngực và thể tích bầu ngực. Ứng dụng giải thuật K-means clustering phân nhóm tập dữ liệu ngực nữ sinh Bắc thành 3 nhóm rõ rệt ($K=3$), được kiểm chứng bởi phương pháp Elbow và Silhouette Width:
    • Nhóm 1 ($N_1 = 169$): Nhóm ngực nhỏ, tương ứng dạng ngực phẳng.
    • Nhóm 2 ($N_2 = 141$): Nhóm ngực trung bình, tương ứng dạng ngực hình nón.
    • Nhóm 3 ($N_3 = 150$): Nhóm ngực lớn, tương ứng dạng ngực bán cầu hoặc ngực tròn.
  • Ảnh hưởng của đặc điểm nhân trắc tới áp lực và độ tiện nghi: Khảo sát thực nghiệm trên mẫu 75 nữ sinh chỉ ra kích thước ngực ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị áp lực tạo ra tại gọng áo, dây vai và đai lưng. Phụ nữ có vòng ngực và thể tích ngực lớn chịu áp lực gọng áo ($P_1, P_2, P_3$) cao hơn đáng kể. Bằng kỹ thuật BMA, tác giả thiết lập các phương trình hồi quy tuyến tính đa biến tối ưu mô tả mối quan hệ định lượng giữa kích thước ngực đặc trưng ($vn, vcn$) với giá trị áp lực $P$, cũng như giữa giá trị áp lực cục bộ với chỉ số đánh giá độ tiện nghi áp lực của người mặc theo thời gian.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới về mặt khoa học, lý luận và phương pháp nghiên cứu của luận án bao gồm:

  • Thiết lập thành công phương pháp đo trực tiếp áp lực áo ngực nữ ứng dụng cảm biến áp khí MPX10DP với hệ thống thiết bị PB228 gồm 8 đầu đo đồng thời; đo đạc tin cậy trong dải từ 0 đến 7 kPa với sai số 0,1 kPa ở cả ba trạng thái: tĩnh, động và tĩnh kết hợp động.
  • Hoàn thiện phương pháp đo quang học 3D không tiếp xúc thích ứng với việc quét phần ngực cơ thể người thông qua việc xác lập quy trình kiểm soát cường độ ánh sáng chiếu theo 3 cấp độ màu da, đảm bảo thu nhận đầy đủ 18 kích thước ngực và tính toán chính xác thể tích bầu ngực.
  • Ứng dụng thành công chuỗi giải thuật học máy và thống kê đa biến (PCA, Random Forest, LVQ, K-means clustering, BMA) trên môi trường ngôn ngữ R trong việc xử lý dữ liệu nhân trắc dệt may, xác định các thuộc tính hình thể cốt lõi và tối ưu hóa phương trình tương quan.

Các đóng góp mới về mặt thực tiễn và giải pháp kỹ thuật đề xuất:

  • Cung cấp bộ cơ sở dữ liệu nhân trắc chi tiết về phần ngực của nữ sinh Bắc Việt Nam lứa tuổi 18-25; phân loại ngực nữ sinh thành 3 nhóm hình thái điển hình: ngực nhỏ (dạng phẳng), ngực trung bình (dạng nón) và ngực lớn (dạng tròn/bán cầu).
  • Xác lập hệ thống phương trình hồi quy toán học thể hiện mối quan hệ định lượng giữa kích thước nhân trắc ngực đặc trưng với áp lực áo ngực, và giữa áp lực với độ tiện nghi áp lực.
  • Đề xuất giải pháp ứng dụng kết quả phân nhóm và thông số nhân trắc đặc trưng để làm cơ sở khoa học xây dựng hệ thống cỡ số áo ngực chuẩn hóa cho phụ nữ Việt Nam; kiến nghị các nhà sản xuất may mặc tối ưu hóa bán kính cong của gọng áo ngực, độ co giãn của dây quai vai và dây đai lưng nhằm kiểm soát áp lực cục bộ, giảm thiểu tổn thương mô mềm và nâng cao độ tiện nghi áp lực cho người tiêu dùng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế, luận án chỉ tập trung khảo sát trên nhóm đối tượng tương đối hẹp là nữ sinh Bắc Việt Nam trong độ tuổi từ 18 đến 25 tuổi tại khu vực Hà Nội, chưa mở rộng ra các lứa tuổi khác hoặc phụ nữ ở các vùng địa lý khác. Mẫu áo ngực thực nghiệm được lựa chọn duy nhất là kiểu áo cúp 3/4 có gọng nẹp của thương hiệu Triumph với một tỷ lệ thành phần vải nhất định (PA/Elastane 80/20), do đó chưa phản ánh hết sự đa dạng của các cấu trúc cúp áo, dạng gọng và các loại vật liệu dệt kim khác trên thị trường. Các trạng thái vận động thực nghiệm mới dừng lại ở một số bài tập vận động cơ bản và chạy tại chỗ trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả xác định bao gồm:

  • Mở rộng phạm vi khảo sát nhân trắc ngực 3D trên các nhóm tuổi phụ nữ khác nhau và trên các vùng miền địa lý khác nhau của Việt Nam nhằm hoàn thiện hệ thống dữ liệu nhân trắc toàn diện.
  • Nghiên cứu đo đạc áp lực và độ tiện nghi áp lực trên nhiều chủng loại áo ngực khác nhau (áo ngực không gọng, áo ngực cúp toàn bộ, áo cúp 1/2, áo ngực thể thao chuyên dụng) với các dạng vật liệu dệt kim đàn hồi khác.
  • Kết hợp đánh giá độ tiện nghi áp lực với các chỉ tiêu tiện nghi nhiệt - ẩm của vật liệu áo ngực trong điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam.

Giá trị tham khảo

Luận án mang lại giá trị tham khảo khoa học và ứng dụng thực tiễn cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Đối với các nhà nghiên cứu, nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành Công nghệ Dệt, May và Thiết kế Thời trang: Luận án cung cấp một tài liệu tham khảo chi tiết về quy trình ứng dụng công nghệ quét 3D không tiếp xúc để thu thập dữ liệu nhân trắc cơ thể người, kỹ thuật xử lý ảnh hưởng của sắc tố da và phương pháp ứng dụng các thuật toán học máy (PCA, Random Forest, LVQ, K-means, BMA) trong xử lý dữ liệu dệt may.
  • Đối với các kỹ sư thiết kế kỹ thuật, phát triển sản phẩm (R&D) và các doanh nghiệp sản xuất trang phục lót: Luận án cung cấp số liệu thực nghiệm về 3 nhóm kích thước ngực nữ sinh Bắc Việt Nam, vị trí phân bố áp lực của gọng nẹp, dây vai và đai áo, cùng các phương trình tương quan áp lực - tiện nghi. Đây là tài liệu phục vụ việc thiết kế dưỡng mẫu, lựa chọn thông số gọng kim loại và tính toán lực căng vật liệu đàn hồi nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm.
  • Đối với các cơ quan quản lý và tiêu chuẩn hóa: Là cơ sở dữ liệu khoa học thực nghiệm có giá trị phục vụ việc xây dựng và chuẩn hóa hệ thống cỡ số áo ngực nữ tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống đo áp lực áo ngực PB228 do tác giả thiết kế có đặc tính kỹ thuật và nguyên lý hoạt động như thế nào? Hệ thống PB228 được chế tạo dựa trên nguyên lý cảm biến áp khí, sử dụng 8 cảm biến áp suất MPX10DP để đo đạc đồng thời tại 8 kênh độc lập. Hệ thống có dải đo từ 0 đến 7 kPa, độ chính xác đạt 0,1 kPa, kết nối với máy tính qua phần mềm điều khiển chuyên dụng để ghi nhận dữ liệu dạng biểu đồ và dạng số theo thời gian thực. Thiết bị được kiểm chuẩn độ chính xác thông qua thiết bị chuẩn áp suất GE Druck DPI 610 và có khả năng đo ổn định ở cả ba trạng thái: tĩnh, động và tĩnh kết hợp động.

2. Giải thuật K-means clustering đã phân chia ngực nữ sinh Bắc Việt Nam thành những nhóm nào và cỡ mẫu cụ thể ra sao? Ứng dụng giải thuật K-means clustering (với số cụm tối ưu $K=3$ được xác định qua phương pháp Elbow và Silhouette Width), ngực nữ sinh Bắc Việt Nam trong nghiên cứu được phân chia thành 3 nhóm rõ rệt:

  • Nhóm 1 ($N_1 = 169$ phần tử): Đại diện cho nhóm ngực nhỏ, tương ứng với dạng hình thái ngực phẳng.
  • Nhóm 2 ($N_2 = 141$ phần tử): Đại diện cho nhóm ngực trung bình, tương ứng với dạng hình thái ngực hình nón.
  • Nhóm 3 ($N_3 = 150$ phần tử): Đại diện cho nhóm ngực lớn, tương ứng với dạng hình thái ngực tròn hoặc bán cầu.

3. Phương pháp quét 3D quang học trong luận án giải quyết vấn đề ảnh hưởng của màu da người như thế nào? Do đặc thù da người phản xạ ánh sáng khác nhau tùy thuộc vào sắc tố da, tác giả đã tiến hành thử nghiệm và phân loại màu da thành 3 cấp độ để điều chỉnh các mức sáng thu nhận tương ứng trên hệ thống camera quét 3D: nhóm da hơi sạm, màu nâu và nâu sẫm áp dụng mức sáng 4 đến 7; nhóm da màu trung bình (từ trắng đến nâu nhạt) áp dụng mức sáng 8 đến 15; nhóm da sáng màu áp dụng mức sáng 16 đến 20. Việc phân cấp này giúp đám mây điểm thu được đạt mật độ cao nhất, bề mặt không bị rỗ hay mất điểm ảnh.

4. Áo ngực thực nghiệm được sử dụng trong các phép đo áp lực có đặc điểm kết cấu và vật liệu ra sao? Sản phẩm thực nghiệm được lựa chọn là áo ngực thương hiệu Triumph có gọng bằng viền nẹp, kiểu cúp 3/4, có dây quai vai, được may từ loại vải dệt kim có thành phần 80% Polyamide (PA) và 20% Elastane. Đây là mẫu áo ngực có kết cấu cơ bản phổ biến, được phụ nữ Việt Nam sử dụng rộng rãi.

5. Vị trí nào trên áo ngực ghi nhận giá trị áp lực tiếp xúc lớn nhất và chịu biến động nhiều nhất khi vận động? Kết quả đo thực nghiệm tại 14 vị trí giải phẫu chỉ ra áp lực tiếp xúc cao tập trung nhiều nhất tại các điểm uốn của gọng nẹp kim loại (vị trí P1, P2, P3 trên gọng áo ngực) và dây đeo vai. Khi người mặc thực hiện các hoạt động động hoặc thay đổi tư thế (đặc biệt là tư thế cúi gập người buộc dây giày hoặc chạy tại chỗ), giá trị áp lực tại các vị trí gọng nẹp và đai lưng tăng lên rõ rệt so với trạng thái đứng yên ban đầu.

Kết luận

Luận án của tác giả Lưu Thị Hồng Nhung đã giải quyết vấn đề xác định ảnh hưởng của đặc điểm nhân trắc ngực nữ sinh Bắc Việt Nam tới áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực thông qua phương pháp tiếp cận thực nghiệm khoa học. Tác giả đã thiết kế và chế tạo thành công hệ thống đo áp lực cảm biến áp khí PB228 8 kênh, kết hợp hệ thống quét 3D quang học thích ứng sắc tố da để xây dựng bộ cơ sở dữ liệu nhân trắc ngực chuẩn xác. Luận án đã ứng dụng các thuật toán học máy (PCA, Random Forest, LVQ, K-means) để phân nhóm ngực nữ sinh thành 3 dạng hình thái điển hình, đồng thời thiết lập các mô hình hồi quy Bayes (BMA) mô tả định lượng mối tương quan giữa nhân trắc, áp lực tiếp xúc và độ tiện nghi của trang phục. Kết quả nghiên cứu là tài liệu có giá trị cho công tác nghiên cứu, đào tạo và ứng dụng thực tiễn trong thiết kế, sản xuất áo ngực tại Việt Nam.