Disegno e analisi di studi per la definizione delle caratteristiche del tessuto in relazione all’uomo e alla popolazione.

Premessa

Molteplici sono le connessioni che possono stabilirsi fra la salute dell’uomo e il prodotto tessile. Tra esse, un posto di riguardo è occupato dal comfort, concetto intuitivamente comprensibile ma di difficile definizione. In generale, il comfort può essere definito come “assenza di sgradevolezza o disagio” o, in positivo, come “stato di armonia fisiologica, psicologica e fisica tra l’essere umano e l’ambiente”. Se applicato al campo tessile, il comfort può essere definito come il grado di benessere che un prodotto tessile (tessuto o capo di abbigliamento) offre a chi lo utilizza.

 

Il benessere e il comfort offerti da un prodotto tessile sono ormai divenuti elementi decisivi per la valutazione e il successo del prodotto, in particolare per alcune tipologie di tessuti e di abbigliamento (i dispositivi di protezione individuale e gli indumenti da lavoro, l’abbigliamento sportivo e l’abbigliamento intimo). Per questi motivi, negli ultimi anni si è notato una proliferazione di novità nella produzione dell’industria tessile, riguardanti nuovi materiali, fibre, filati, tessuti e trattamenti (come i trattamenti antibatterici, antimicotici, per la riduzione delle allergie).

 

Diverse componenti entrano in gioco nella percezione del comfort, alcune delle quali oggettive, legate alle caratteristiche tecniche del prodotto (componenti fisico-chimiche), altre soggettive, legate allo stato del soggetto utilizzatore (componenti fisiologiche e psicologiche). Queste ultime, pur essendo di più difficile misurazione, sono ugualmente importanti nella valutazione del comfort tessile, perché contribuiscono allo stato di benessere del soggetto legato all’uso del tessuto in esame, stato fondamentale per la salute del soggetto stesso.

 

 

Misurazione delle caratteristiche fisiche e meccaniche dei tessuti per la valutazione del comfort

 

Tra le principali funzioni dell’abito vi sono:

§         la protezione dagli eccessi della temperatura ambientale, sia per valori eccessivamente alti sia per valori eccessivamente bassi, con il mantenimento della temperatura corporea

§         la permeabilità all’acqua, che se da un lato deve essere tale da garantire l’evaporazione del sudore mantenendo le proprietà di isolamento termico, dall’altro deve essere ridotta, ad impedire il libero accesso dell’acqua dall’esterno, in situazioni di tempo umido e/o pioggia

§         la permeabilità all’aria, che deve essere tale da consentire un buon accesso di aria sulla superficie corporea per facilitare la rimozione dell’umidità, senza però causare una eccessiva dispersione del calore con troppo rapido abbassamento della temperatura corporea.

 

Fra le proprietà meccaniche e fisiche dei tessuti connesse al comfort sono perciò da considerare:

§         proprietà termiche (trasmissione del calore, protezione termica);

§         trasmissione di vapore-umidità (permeabilità all’umidità, determinazione di fattori che influenzano la permeabilità al vapore);

§         trasmissione di liquido-umidità (idrorepellenza ed assorbimento d’acqua, misura delle caratteristiche di umidità, determinazione di fattori che influenzano la trasmissione dei liquidi e dell’umidità);

§         permeabilità all’aria (correlazione tra permeabilità e altri fattori);

§         propensione a caricarsi di elettricità statica (propensity elettrostatica, determinazione degli effetti e dei metodi per ridurre il carico elettrostatico).

 

Accanto alle proprietà sopra menzionate, vi sono poi quelle legate alle caratteristiche di contatto con la pelle, in particolare la qualità e la mano del tessuto. Con quest’ultima si intende la qualità di un tessuto o di un filato, valutata attraverso la reazione prodotta dalla sola sensazione del “tocco” (ad esempio, senso di liscio, pienezza e sofficità, rigidità), possibilmente non influenzata dalle sensazioni legate alla vista (aspetto del tessuto), all’olfatto (odore del tessuto) e all’udito (fruscio che il tessuto produce quando viene maneggiato). La mano del tessuto, molto soggettiva, è stata oggetto di studi che hanno portato alla standardizzazione delle espressioni primarie di mano, ovverosia delle caratteristiche che debbono entrare nella valutazione, e del loro specifico significato.

Per ciascuna delle proprietà sopra elencate, esistono appropriati strumenti atti a valutare le caratteristiche del tessuto, che prevedono in genere la misurazione diretta su un campione del tessuto da valutare delle caratteristiche di volta in volta considerate (Mazzuchetti G., 2001). Si tratta, cioè, di misurazioni “oggettive” che, trascurando l’interazione tessuto/soggetto umano, non prendono in considerazione la variabilità biologica propria degli esseri umani, utenti finali del prodotto tessile.

Esistono poi modelli matematici, costruiti e validati su un numero usualmente molto ridotto di soggetti sperimentali, sviluppati per la valutazione degli effetti di tessuti, principalmente da lavoro, su parametri fisiologici nell’uomo (e.g., Lotens W.A. & Havenith G., 1995; Havenith G. & Heus R., 2004; Lawson L.K. et al., 2004).

Sperimentazione sull’uomo

Scelta delle condizioni sperimentali

Per una completa valutazione delle interazioni uomo/tessuto, è opportuno prevedere nel protocollo della sperimentazione una varietà di condizioni ambientali. A parità di proprietà del tessuto, meccaniche, fisiche e relative al contatto con la pelle, la sensazione di comfort dipende infatti dalle condizioni ambientali in cui il soggetto sperimentale si trova, intendendo con queste tutte quelle condizioni che possano influenzare il grado e la qualità della traspirazione.

Tra le condizioni rilevanti di cui tenere conto sono certamente da includere temperatura e umidità. Debbono essere previste condizioni basali, tendenzialmente uguali per tutti i tessuti, e condizioni estreme, variabili da tessuto a tessuto, in dipendenza dell’uso più frequente previsto per il singolo prodotto da sottoporre a test.

Altrettanto rilevanti sono le condizioni di sforzo fisico e stress mentale. A parità di temperatura e umidità, infatti, sia l’attività fisica sia l’attività intellettuale, in particolare se accompagnata da ansia di prestazione, influiscono sulla quantità e sul tipo di sudorazione, costituendo una “sfida” per i tessuti e la loro capacità di conservare la sensazione di comfort. Anche in questo caso, oltre alle condizioni basali (nessuno sforzo fisico e mentale) dovranno essere previste condizioni di sforzo moderato e/o intenso.

Occorre in ultimo sottolineare l’opportunità di eseguire prove ripetute sugli stessi soggetti sperimentali nelle diverse condizioni, in modo da verificarne l’effetto sulla sensazione di comfort, tenendo sotto controllo la soggettività della percezione dovuta alla variabilità biologica degli esseri umani. Per tali motivi, il numero di livelli che dovrà essere provato per ciascuna condizione dovrà essere limitato (non più di due o tre livelli di temperatura, umidità, sforzo fisico e sforzo mentale/stress psicologico), per non sottoporre il soggetto a un numero eccessivo di test, con potenziali ricadute negative sull’attendibilità dei risultati della valutazione.

Scelta dei soggetti sperimentali

Per arrivare a risultati affidabili nell’analisi del comfort in un campione di persone, occorre innanzitutto che il campione sia selezionato in modo da rappresentare la popolazione a cui i risultati debbono essere riferiti.

A tal fine è necessario:

§         definire le caratteristiche della popolazione da cui il campione dovrà essere estratto;

§         definire le procedure di estrazione (randomizzazione semplice o stratificata per età e per sesso);

§         definire le variabili che dovranno essere rilevate nel campione a fini descrittivi e di confronto con la popolazione.

Esaminiamo nel dettaglio i diversi punti.

a.         Definizione delle caratteristiche della popolazione da cui estrarre il campione

Occorre individuare e caratterizzare la popolazione cui si rivolge il prodotto tessile oggetto dello studio, sia per quanto riguarda le principali caratteristiche demografiche (come, ad esempio, l’età, il sesso, la regione di residenza come variabile indicatrice di fattori genetici e/o ambientali) e sanitarie (come la presenza di particolari patologie, cutanee o sistemiche), sia per quel che concerne le principali attività svolte dall’utente finale, sul lavoro e nel tempo libero.

Qualora un prodotto sia destinato a uno specifico ristretto gruppo di utenti, come ad esempio l’abbigliamento per neonati, la popolazione può essere considerata sostanzialmente omogenea, per la gran parte delle variabili socio-demografiche; possono sussistere disomogeneità per quanto riguarda lo stato di salute. Diversa è invece la situazione nella quale ci si trova quando la valutazione delle interazioni uomo/tessuto riguardi dispositivi di protezione individuale, indumenti da lavoro, abbigliamento sportivo e abbigliamento intimo. In tali casi, infatti, a possibili differenze nello stato di salute si aggiungono solitamente differenze nelle caratteristiche socio-demografiche, che debbono essere ben precisate per una caratterizzazione della popolazione destinataria del prodotto (popolazione target) e per la corretta individuazione dei soggetti sperimentali su cui compiere la valutazione.

b.         Definizione delle procedure di estrazione

Una volta individuata e ben caratterizzata la popolazione target, occorre stabilire la procedura di estrazione del campione da tale popolazione.

Il criterio fondamentale da seguire è quello di estrazione casuale dei soggetti, da liste di popolazione. Tale criterio assicura che non vi siano errori sistematici (bias) di selezione dei soggetti, che possano inficiare i risultati dello studio. Infatti, se è sempre possibile controllare che il campione selezionato sia rappresentativo della popolazione per tutte le variabili che vengono rilevate, nulla si può sapere per le variabili che non sia possibile rilevare o per quelle che, non essendo noto se e quale ruolo giochino nella interazione uomo/tessuto, vengano deliberatamente trascurate. Solo una procedura di estrazione casuale può garantire che il campione non presenti distorsioni relativamente a tali variabili.

Se la popolazione target è omogenea al suo interno, si può applicare una procedura di estrazione casuale semplice.

Qualora invece la popolazione target sia caratterizzata da sostanziali disomogeneità per alcune/tutte le variabili socio-demografiche e/o sanitarie, occorre adottare una procedura di estrazione casuale per strati. Affinché il campione finale sia rappresentativo dell’intera popolazione, infatti, è opportuno suddividere la popolazione stessa in strati sulla base della combinazione dei livelli delle variabili per le quali essa presenta disomogeneità, e estrarre casualmente da ogni strato un campione di soggetti. Il campione finale sarà poi costituito dall’insieme dei campioni parziali estratti nei singoli strati.

È importante notare che può essere difficile ottenere un campione di soggetti, quando la popolazione target presenti alcune particolari caratteristiche come, ad esempio, età molto bassa (nel caso di neonati o bambini in età prescolare), presenza di particolari handicap o di specifiche patologie. In tali casi, occorre individuare una popolazione che, pur non essendo il vero target del prodotto tessile in studio, sia almeno teoricamente comparabile per quel che riguarda le interazioni uomo/tessuto, e da essa estrarre il campione di soggetti da sottoporre a misurazione.

c.         Definizione delle variabili da rilevare

Le variabili da rilevare sul campione di soggetti selezionati sono essenzialmente di due tipi: (i) variabili per la caratterizzazione del campione e il controllo della sua rappresentatività rispetto alla popolazione target; (ii) variabili risposta su cui basare la valutazione del comfort del prodotto tessile nell’uomo.

Tra queste ultime, è opportuno selezionare variabili facilmente misurabili, per le quali sia minima la componente soggettiva nella valutazione e sia massima la concordanza tra ed entro osservatori. Questo è particolarmente importante ai fini della riduzione della variabilità della variabile risposta, che dovrebbe rispecchiare la sola variabilità biologica tra i soggetti componenti la popolazione target, senza essere artificiosamente aumentata da altre fonti di errore: diretta conseguenza di tale riduzione è la maggiore capacità di individuare gli effetti in studio (come meglio evidenziato nel paragrafo successivo).

Vari sono i parametri fisiologici cutanei che possono essere misurati mediante l’impiego di strumentazione non invasiva e possono essere utilizzati per valutare le caratteristiche e lo stato di salute della pelle (Berardesca E., 2004). Tra essi vi sono:

§         Spessore della cute;

§         Elasticità;

§         Rugosità;

§         Proprietà elettriche;

§         Desquamazione;

§         Grado di coesione dei corneociti;

§         Turnover epidermico;

§         TEWL (trans epidermal water loss);

§         Idratazione;

§         Produzione di sebo;

§         pH;

§         Indice di melanina;

§         Indice di eritema;

§         Microcircolo;

§         Temperatura cutanea.

 

Dimensionamento degli studi

Per arrivare alla determinazione della dimensione campionaria necessaria per la valutazione degli effetti di un prodotto tessile sull’uomo, occorre avere una idea precisa di quali effetti si vogliano andare a valutare e delle relative dimensione e variabilità, oltre a stabilire le caratteristiche della procedura statistica che si andrà ad applicare (intervallo di confidenza – IC – o test per la verifica di ipotesi).

Nello specifico, occorre cioè precisare:

• l’ampiezza dell’intervallo di confidenza (per l’IC), oppure la minima differenza che si vuole essere in grado di individuare tra le diverse condizioni in studio (essenzialmente rispetto a una condizione basale; per i test per la verifica di ipotesi);
• la variabilità della variabile risposta in ciascun campione;
• il livello di confidenza (per l’IC), oppure il livello di significatività considerato accettabile nel singolo test per la verifica di ipotesi;
• la potenza del test (solo per i test per la verifica di ipotesi).

 

Vediamo nel dettaglio i singoli elementi.

Ampiezza dell’intervallo di confidenza

oppure minima differenza che si vuole essere in grado di individuare tra le diverse condizioni in studio (essenzialmente rispetto a una condizione basale)

L’ampiezza dell’intervallo di confidenza è strettamente legata alla precisione della stima. Infatti, più è ristretto l’intervallo di confidenza, più è precisa la stima del parametro nella popolazione. La determinazione della massima ampiezza desiderata per l’intervallo di confidenza è critica: usualmente, l’intervallo dovrebbe comprendere valori del parametro che non siano rilevantemente differenti fra loro in base a considerazioni fisico-tecniche e/o biologico-cliniche.

La minima differenza che si vuole essere in grado di individuare è un elemento cruciale, oggetto di frequenti errori di interpretazione. Non si tratta, infatti, della differenza che ci si aspetta di trovare (la cui determinazione è proprio l’oggetto dello studio), quanto della dimensione minima che un effetto deve avere affinché possa essere giudicato rilevante da un punto di vista sperimentale, fisico-tecnico e/o biologico-clinico.

La determinazione della differenza minima rilevante richiede specifiche competenze nella materia oggetto di sperimentazione, in particolare sulle interazioni tra il prodotto tessuto e la fisiologia e/o i processi patologici che possono risultare in variazioni della variabile risposta, rilevata sui soggetti sperimentali.

Qualora non si abbia alcuna conoscenza a priori sul fenomeno in studio, si possono formulare diverse ipotesi sulla differenza minima rilevante, e determinare la dimensione campionaria corrispondente a ciascuna ipotesi. È da notare che, al diminuire della minima differenza da rilevare, aumenta la dimensione campionaria necessaria per la rilevazione dell’effetto in studio.

Variabilità della variabile risposta in ciascun campione

Si tratta della variabilità “biologica” tra individui appartenenti a un gruppo omogeneo, relativamente alla variabile risposta. Questo è un dato di grande importanza, che deve essere stimato con la maggior accuratezza possibile. La stima può essere basata su dati pubblicati nella letteratura, o può derivare da studi pilota eseguiti sull’argomento.

È frequente il caso che siano disponibili dati per la sola condizione basale: in tal caso, si procede ipotizzando che la variazione delle condizioni sperimentali produca la sola variazione del valore medio della variabile risposta, senza modificarne la dispersione.

Qualora non si abbia alcun tipo di informazione a priori, si può procedere arruolando una prima parte di soggetti, sui quali stimare la variabilità e su cui basare quindi il dimensionamento dello studio. Ad essi si aggiungeranno poi altri soggetti, fino al raggiungimento della dimensione campionaria totale. È da notare che, all’aumentare della variabilità della variabile risposta, aumenta la dimensione campionaria necessaria per la rilevazione dell’effetto in studio o, a parità di altre condizioni, diminuisce la capacità del test di rilevare tale effetto.

c.         Livello di confidenza, oppure livello di significatività considerato accettabile nel singolo test di confronto

d.         Potenza del test

Si tratta di concetti prettamente statistici.

Il livello di confidenza è la misura della probabilità associata all’intervallo di confidenza, ed esprime la probabilità della verità dell’affermazione che l’intervallo, costruito sulla base dei dati campionari, racchiuda il valore del parametro misurato nella popolazione. Convenzionalmente, il livello di confidenza viene posto al 95% o, se si vuole essere più stringenti, al 99%. All’aumentare del livello di confidenza, a parità di ampiezza del corrispondente intervallo di confidenza aumenta la dimensione campionaria necessaria per la stima.

Il livello di significatività è una stima della probabilità di errore di I tipo, cioè della probabilità di commettere errore rifiutando l’ipotesi nulla (di mancanza di effetto) quando questa è vera. Trattandosi di una probabilità di errore, deve essere tenuta bassa, convenzionalmente minore o uguale al 5% o, se si vuole essere più conservativi, all’1%. Al diminuire del livello di significatività, aumenta la dimensione campionaria necessaria per la rilevazione dell’effetto in studio.

La potenza del test è la probabilità di rifiutare l’ipotesi nulla quando essa è falsa: trattandosi quindi della probabilità di giungere a una conclusione corretta sulla base del risultato del test statistico, essa deve tenuta alta, convenzionalmente superiore o uguale all’80% o, se si vuole essere più rigorosi, al 90%. All’aumentare della potenza del test, aumenta la dimensione campionaria necessaria per la rilevazione dell’effetto in studio.

In assenza di informazioni precise sui vari elementi necessari per la determinazione della dimensione campionaria, si possono formulare varie ipotesi e determinare la dimensione corrispondente a ogni scenario. Cautelativamente, e compatibilmente con i vincoli di fattibilità (in termini di costi e di tempo necessari per la realizzazione della sperimentazione), sarà opportuno considerare la dimensione campionaria massima.

 

Conclusioni

Il comfort tessile è il grado di benessere che un tessuto offre a chi lo indossa. Esso è ormai universalmente riconosciuto come fattore rilevante per la salute dell’uomo.

Le proprietà dei tessuti connesse al comfort sono state oggetto di studi volti a standardizzarne la misurazione, ai fini di una più oggettiva valutazione del comfort. Gli strumenti fino ad ora sviluppati prevedono la esecuzione di test su campioni di tessuto, senza considerare l’interazione tessuto/soggetto umano. La sperimentazione sull’uomo, solitamente su un numero molto ridotto di soggetti, è stata finora essenzialmente utilizzata nella costruzione e validazione di modelli matematici, sviluppati per la valutazione degli effetti di tessuti, principalmente da lavoro, su parametri fisiologici nell’uomo.

È necessario ora operare per una standardizzazione delle condizioni di sperimentazione che includano l’interazione uomo/tessuto, con particolare riguardo alla scelta delle condizioni e dei soggetti sperimentali e al dimensionamento del campione, ai fini di una più completa e affidabile valutazione del comfort in relazione all’uomo, che del tessuto è l’utente finale.

 

Bibliografia

Berardesca E. (2004). Le variabili fisiologiche della pelle che determinano il comfort nei vari gradi di attività e nelle diverse condizioni ambientali. Atti del 4° Convegno TESSILE e SALUTE. Biella, 25-26 Marzo 2004.

Havenith G., Heus R. (2004). A test battery related to ergonomics of protective clothing. Applied Ergonomics, 35: 3-20.

Lawson L.K., Crown E.M., Ackerman M.Y., Dale J.D. (2004). Moisture effects in heat transfer through clothing systems for wildland firefighters. International Journal of Occupational Safety and Ergonomics, 10(3): 227-238.

Lotens W.A., Havenith G. (1995). Effects of moisture absorption in clothing on the uman heat balance. Ergonomics, 38(6): 1092-1113.

Mazzuchetti G. (2001). Tecniche di misurazione delle caratteristiche fisiche e meccaniche dei tessuti. Atti del 1° Convegno TESSILE e SALUTE. Biella, 17-19 Gennaio 2001.