內(nèi)衣織物刺癢感的評價(jià)方法

張旭靖， 王立川， 陳 雁

(蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院， 江蘇 蘇州 215021)

內(nèi)衣織物刺癢感的評價(jià)方法

張旭靖， 王立川， 陳 雁

(蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院， 江蘇 蘇州 215021)

為從物理、心理和生理3個(gè)方面系統(tǒng)研究內(nèi)衣織物刺癢感的評價(jià)方法，對14種常見內(nèi)衣織物表面毛羽的直徑和長度進(jìn)行測量，利用皮膚電反應(yīng)進(jìn)行刺癢感生理評價(jià)，并對刺癢感進(jìn)行主觀評價(jià)。研究結(jié)果表明：織物表面毛羽軸向彎曲壓縮是引起刺癢感的主要原因；纖維種類、纖維長徑比是影響刺癢感的重要因素；羊毛纖維易引發(fā)刺癢感且羊毛纖維含量越高刺癢感越強(qiáng)烈；織物刺癢感越強(qiáng)烈，織物與人體皮膚接觸時(shí)越易引起交感神經(jīng)興奮，交感神經(jīng)支配汗腺分泌汗液，皮膚電阻變小，從而導(dǎo)致皮膚電導(dǎo)率增大，因此，皮膚電反應(yīng)可作為刺癢感的生理評價(jià)方法。

內(nèi)衣織物； 刺癢感； 纖維性狀； 皮膚電反應(yīng)

內(nèi)衣織物作為貼身衣物，其舒適程度直接對人體產(chǎn)生影響。刺癢感是貼身內(nèi)衣與人體皮膚接觸時(shí)產(chǎn)生的不適感覺，是織物與人體皮膚之間相互力學(xué)作用(包括物理[1]、生理及心理反應(yīng)[2])的結(jié)果?？椢锎贪W感是指織物與皮膚相互接觸、摩擦?xí)r，織物表面突出的毛羽性狀誘發(fā)對皮膚中各種感覺感受器形成癢的感覺[3]?？椢镆鸫掏锤械纳窠?jīng)生理學(xué)基礎(chǔ)是因織物對皮膚作用的機(jī)械刺激引起的一組疼痛神經(jīng)的低級活動(dòng)[4-5]。

影響織物刺癢感的主要因素是織物表面突出纖維的性狀。纖維直徑、毛羽長度和抗彎剛度是影響纖維性狀的重要因素[6-7]。纖維直徑和長度影響纖維的彎曲剛度。纖維的彎曲剛度直接決定纖維對皮膚表面的刺扎作用。

1879年Vigouroux發(fā)現(xiàn)皮膚是存在電位差的。皮膚電位隨視覺、聽覺、觸覺等外界刺激以及情緒波動(dòng)而產(chǎn)生變化，這一過程稱為皮膚電反應(yīng)(galvanic skin response，GSR)[8]。皮膚電反應(yīng)是由于精神緊張或情緒激動(dòng)等自主神經(jīng)活動(dòng)引起皮膚血管收縮或舒張，交感神經(jīng)節(jié)前纖維支配汗腺活動(dòng)變化，引起皮膚電阻的變化，反映的是汗腺分泌反應(yīng)[9]。皮膚電反應(yīng)屬于大腦高級皮層調(diào)節(jié)的生理心理反應(yīng)性泌汗，出汗部位主要是手掌和足跖部位[10]。當(dāng)人體受到外部刺激或情緒刺激時(shí)，皮膚血流量增加，皮膚電阻下降，皮膚導(dǎo)電電流增加。

刺癢感大都采用語言描述進(jìn)行主觀評價(jià)，很少從生理方面進(jìn)行研究，本文利用皮膚電反應(yīng)研究其生理指標(biāo)與刺癢感的關(guān)系。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本文實(shí)驗(yàn)從國內(nèi)內(nèi)衣生產(chǎn)企業(yè)選取消費(fèi)者經(jīng)常選用的14種內(nèi)衣織物作為試樣，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

表1 織物試樣結(jié)構(gòu)參數(shù)表Tab.1 Structural parameters of fiber samples

注：8#試樣成分中含有50%長絨棉； 10#試樣的羊毛纖維經(jīng)過絲光處理。

1.2 表面毛羽直徑和長度的測試

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和條件

使用偏光顯微鏡，放大倍數(shù)為40倍。實(shí)驗(yàn)在溫度為(23±3) ℃，相對濕度為(60±5)%的恒溫恒濕室內(nèi)進(jìn)行。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

將纖維等效為一個(gè)圓柱體，直徑則為圓柱體的橫截面圓的直徑。通常纖維是比較規(guī)則的棒狀結(jié)構(gòu)，偏光顯微鏡拍攝到的纖維圖像實(shí)際上是纖維的縱向投影圖，纖維的直徑可表述為2條投影邊界之間的距離。將內(nèi)衣織物對折后夾在2片載玻片之間，放在偏光顯微鏡的觀測位置，用顯微鏡拍攝軟件拍攝折邊處突出纖維圖片，如圖1所示。每種織物連續(xù)拍攝100根突出纖維的直徑和長度，再用圖像測量軟件測量出拍攝圖片中纖維的直徑和長度，求出平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3 織物刺癢感評價(jià)實(shí)驗(yàn)

1.3.1 受試者及實(shí)驗(yàn)環(huán)境

受試者為15名年齡在22～25歲的女學(xué)生，均為右利手。實(shí)驗(yàn)在溫度為(23±3) ℃，濕度為(65±5)%的恒溫恒濕室內(nèi)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境安靜，除被試者及1～2名主試人員外無其他閑雜人員，無任何光源刺激。

人處于平靜狀態(tài)時(shí)，皮膚表面2點(diǎn)的基礎(chǔ)值就是電導(dǎo)水平值。人受到外界刺激迅速發(fā)生變化，刺激后迅速恢復(fù)到水平值。皮電傳導(dǎo)和皮膚電阻呈反比，皮膚電導(dǎo)率作為皮膚的電反應(yīng)生理指標(biāo)。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)流程

在實(shí)驗(yàn)開始前，受試者需先在室內(nèi)適應(yīng) 20 min 以保持情緒穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)人員需要詳細(xì)地講解整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程以及過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。然后采用生理反饋測試系統(tǒng)進(jìn)行生理數(shù)據(jù)采集。用75%醫(yī)用酒精對被試者左手的食指和無名指進(jìn)行脫脂，待皮膚表面酒精揮發(fā)后將皮電傳感器套在食指和無名指的指尖部位。受試者坐在沙發(fā)上左手平放，姿勢以受試者自我感覺舒適為宜。圖2示出實(shí)驗(yàn)流程。受試者分別用手指、前小臂內(nèi)側(cè)，前小臂外側(cè)3個(gè)部位輕輕在織物上滑動(dòng)，每個(gè)部位觸摸時(shí)間為30 s，為確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每個(gè)部位觸摸的時(shí)間間隔為15 s，最后根據(jù)評價(jià)標(biāo)尺對織物刺癢感進(jìn)行評分，刺癢感評價(jià)標(biāo)尺如表2所示。

表2 刺癢感評價(jià)標(biāo)尺Tab.2 Prickle appraisal standard

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

內(nèi)衣織物表面毛羽直徑和長度測試結(jié)果如表3所示。皮膚電反應(yīng)測試結(jié)果及刺癢感評價(jià)結(jié)果如表4所示。

2.1 織物表面毛羽性狀與刺癢感的關(guān)系

根據(jù)Euler壓桿模型，纖維所能承受的臨界彎曲載荷Pcr公式為

式中：E為彎曲模量；I為截面慣性矩；L為纖維長度；μ為不同約束條件下纖維的長度系數(shù)。

纖維的橫截面性狀一般不是正圓形，非圓形纖維截面慣性矩公式為

表3 織物表面毛羽的直徑和長度測量結(jié)果Tab.3 Test results of fabric surface hairiness diameter and length

表4 不同身體部位觸摸不同織物的皮膚電導(dǎo)率及刺癢感評分Tab.4 Skin conductivity of different body parts touch different fabrics and prickle scores

為便于纖維間的相互比較，常采用單位粗細(xì)條件下的纖維彎曲剛度，稱為相對彎曲剛度RBr。纖維所承受的臨界彎曲載荷為

式中Ndt為纖維線密度。毛羽位于織物表面一端為固定端，另一端與皮膚接觸作用時(shí)使其發(fā)生一定程度的凹陷變形，被定為鉸支，μ=0.7。

表5 織物表面毛羽參數(shù)值Tab.5 Parameters of fabric surface hairiness

注：D2/L為纖維直徑平方與長度比；D為纖維直徑，μm，L為纖維長度，μm。

Garnsworthy等[11]研究表明，當(dāng)織物表面毛羽(纖維)作用于皮膚上的力大于0.75 mN時(shí)，分布在皮膚淺層的痛覺神經(jīng)末梢被激活，引起刺癢感。由表5內(nèi)衣織物表面毛羽的臨界彎曲載荷可知，1#～14#織物表面毛羽的臨界彎曲載荷Pcr均超過0.75mN神經(jīng)激發(fā)閾值的條件，但通過對比纖維直徑與長度的比值可知，1#～9#織物的D2/L值均小于1，而10#～14#織物的D2/L值均大于1。纖維的刺扎力雖然大于經(jīng)驗(yàn)閾值，但D2/L值較小，在織物實(shí)際服用中，纖維不會(huì)被剛性握持，所以難以產(chǎn)生刺癢感。

結(jié)合表1、3可知，含羊毛纖維的織物刺癢感比較強(qiáng)烈?？椢镏醒蛎w維的含量越高，刺癢感越強(qiáng)烈。經(jīng)過絲光處理的羊毛織物刺癢感覺較弱，說明羊毛纖維絲光處理對減弱織物刺癢感有重要影響。

圖3示出織物表面毛羽直徑與刺癢感主觀評價(jià)的關(guān)系。由圖可知，織物表面毛羽直徑與刺癢感主觀評價(jià)呈線性正相關(guān)關(guān)系?？椢锉砻婷鹬睆皆酱?，其刺癢感越強(qiáng)烈。結(jié)合表3、4可知，羊毛纖維直徑超過26 μm，織物更容易引起刺癢感。

2.2 皮膚電反應(yīng)與刺癢感的關(guān)系

由表4可知，同一部位觸摸不同織物時(shí)的皮膚電導(dǎo)率不同，不同部位觸摸同一織物皮膚電導(dǎo)率不同。前小臂內(nèi)側(cè)觸摸織物時(shí)的皮膚電導(dǎo)率最大，手指次之，前小臂外側(cè)最小。由此可知，前小臂內(nèi)側(cè)對織物的刺激最敏感。手指對織物的刺激敏感程度略小于內(nèi)側(cè)，因此多采用前小臂內(nèi)側(cè)和手指進(jìn)行觸感評價(jià)實(shí)驗(yàn)。

表6示出方差分析表。可看出：試樣的Sig.值為0，小于0.01，說明受試者同一部位觸摸不同織物過程的皮膚電導(dǎo)率存在顯著差異；觸摸部位的Sig.值為0.02，小于0.05，說明受試者不同部位觸摸同一織物存在顯著差異。表7示出皮膚電導(dǎo)率與刺癢感相關(guān)性分析。

表6 方差分析表Tab.6 Analysis of variance table

注：F為方差分析的F檢驗(yàn)值；Sig.為顯著性水平(小于0.05表示具有顯著性)。

表7 皮膚電導(dǎo)率與刺癢感相關(guān)性分析Tab.7 Correlation between skin conductivity and prickle

注：r為相關(guān)系數(shù);“*”表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān);“**”表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

由表7可知，皮膚電導(dǎo)率與刺癢感呈顯著正相關(guān)關(guān)系。刺癢感主觀評分越高，織物對皮膚的感覺越刺癢，皮膚電導(dǎo)率越大。反之，刺癢感主觀評分越低，織物對皮膚的感覺越舒適，皮膚電導(dǎo)率越小。織物刺癢感越強(qiáng)烈，人體皮膚與織物接觸引起交感神經(jīng)興奮，皮膚血流量增加，皮膚電阻下降，皮膚導(dǎo)電電流增加。

3 結(jié) 論

本文通過對14種消費(fèi)者經(jīng)常選用的內(nèi)衣織物表面毛羽的直徑和長度進(jìn)行測試，分析刺癢感的產(chǎn)生機(jī)制及影響因素，初步探索了刺癢感生理評價(jià)方法。

1)織物表面毛羽與皮膚接觸時(shí)，軸向壓縮彎曲對皮膚產(chǎn)生機(jī)械刺激是引發(fā)刺癢感的主要原因之一。從纖維所能承受的臨界彎曲載荷模型可知，纖維的相對彎曲剛度、毛羽長度是引起刺癢感的主要因素。結(jié)合神經(jīng)刺激激發(fā)閾值可知，纖維直徑與長度的比值也是判斷刺癢感產(chǎn)生的重要參數(shù)。

2)結(jié)合刺癢感評價(jià)分析可知，纖維種類和直徑是影響刺癢感的重要因素。羊毛纖維易引發(fā)刺癢感，而且織物中羊毛纖維含量越高，刺癢感越強(qiáng)烈。羊毛的絲光處理對減弱羊毛織物刺癢感有重要影響。刺癢感與織物表面毛羽直徑呈線性正相關(guān)關(guān)系，羊毛纖維直徑超過26 μm更易引起刺癢感。

3)從生理方面初步探究了皮膚電反應(yīng)與刺癢感的關(guān)系。手指、前小臂外側(cè)、前小臂內(nèi)側(cè)3個(gè)部位中，前小臂內(nèi)側(cè)對織物刺癢感較為敏感?？椢锏拇贪W感越強(qiáng)烈，人體皮膚與織物接觸時(shí)引起交感神經(jīng)興奮，引起精神性分泌汗液，皮膚電導(dǎo)率增大，因此，皮膚電反應(yīng)可作為刺癢感的生理評價(jià)方法。

通過本文研究為貼身織物纖維的選擇和改善，對織物刺癢感的判斷以及舒適性生理評價(jià)方法的研究提供參考。

FZXB

[1] 于偉東，儲才元.紡織物理[M]. 上海：東華大學(xué)出版社，2002：416. YU Weidong，CHU Caiyuan. Textile Physics[M]. Shanghai: Donghua University Press，2002：416.

[2] 劉輔仁.實(shí)用皮膚科學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社，1996：3. LIU Furen. Practical Dermatology [M]. Beijing: People′s Health Publishing House，1996：3.

[3] 戚媛，劉宇清，于偉東.羊毛粗細(xì)對織物刺癢感影響的客觀評價(jià)[J]. 紡織學(xué)報(bào)，2005，26(3)：12-14. QI Yuan，LIU Yuqing，YU Weidong. Objective evaluation for the effect of thin/thick wool fibers on the prickle sensation evoked by wool fabrics [J]. Journal of Textile Research，2005，26(3)：12-14.

[4] 劉宇清，韓露，于偉東，等. 苧麻織物毛羽刺癢感的力學(xué)評價(jià)[J]. 中國麻業(yè)，2004(1):22-26. LIU Yuqing，HAN Lu，YU Weidong，et al. Mechanical evaluation of prickle of ramie hairiness[J].Plant Fiber and Products，2004(1)：22-26.

[5] NAYLOR G R S, STANTON J H, SPEIJERS J. Skin comfort of base layer wool garments. part 2: fiber diameter effects on fabric and garment prickle[J]. Textile Research Journal，2014，84(14)： 1506-1514.

[6] NAEBE M, MCGREGOR B A, SWAN P, et al. Associations between the physiological basis of fabric-evoked prickle, fiber and yarn characteristics and the Wool ComfortMeter value[J]. Textile Research Journal， 2015，85(11)： 1122-1130.

[7] 毛寧，敖利民，周琦，等. 纖維軸向壓縮性能測試及其刺癢感屬性判斷[J]. 紡織學(xué)報(bào)，2015，36(1)：11-17. MAO Ning，AO Limin，ZHOU Qi，et al. Fiber axial compression performance testing and prickle attribute judgment[J]. Journal of Textile Research，2015，36(1)：11-17.

[8] DARROW C W， GULLICKSON G R. The peripheral mechanism of the galvanic skin response [J]. Psychophysiology，1970，6(5)：597-600.

[9] VAHEY R，BECERRA R. Galvanic skin response in mood disorders: a dritical review[J]. International Journal of Psychology and Psychological Therapy， 2015，15(2)： 275-304.

[10] VAN DOOREN M，JANSSEN J H. Emotional sweating across the body：comparing 16 different skin conductance measurement locations[J]. Physiology & Behavior，2012，106(2)：298-304.

[11] GARNWORTHY R K，GULLY R L，KENINS P，et al. Identification of the physical stimulus and the neural basis of fabric-evoked prickle [J]. Journal of Neurophysiology，1988，59(4)： 1083-1097.

Evaluation methods of prickle sensation evoked by underwear fabrics

ZHANG Xujing， WANG Lichuan， CHEN Yan

(CollegeofTextileandClothingEngineering,SoochowUniversity,Suzhou,Jiangsu215021,China)

In order to explore evaluation methods of prickle sensation evoked by underwear fabrics from the physical, psychological and physiological aspects. Fabric surface hairiness diameter and length of 14 kinds of common underwear were tested. Subjective assessment and Galvanic skin response were used to evaluate prickle sensation of underwear fabrics. The result shows that the fabric surface hairiness of axial bending compression is the main cause of the prickle sensation. Fiber types and diameter and length of fiber are important factors affecting prickle sensation. Wool fiber often leads to prickle sensation easily, and the higher of the wool fiber content, the more intense prickle. It finds that the more intense prickle of fabric, the sympathetic nervous excitement gets excited more easily when skin contacts with the fabric. Sympathetic innervation of sweat glands secretes sweat causing skin resistance decreases. As a result, it causes increase on skin conductivity. Therefore, galvanic skin response can be as the physiological evaluation method of prickle sensation.

underwear fabric; prickle sensation; fiber trait; galvanic skin response

10.13475/j.fzxb.20160100405

2016-01-04

2016-06-06

張旭靖(1989—)，女，碩士生。主要研究方向?yàn)榉b材料性能。陳雁，通信作者，E-mail：yanchen@suda.edu.cn。

TS 186.3

A