不同環(huán)境溫度與活動強度下人體手部非顯性出汗率測量

李標 王革輝 陳藝娟 楊樂 田和檬

摘 要：提出一種新的測量人體手部非顯性出汗率的方法——質量差法，并通過該方法測量環(huán)境溫度為22℃、25℃時，10名受試者以0m/s、0.68m/s、1.35m/s的速度運動后手部的非顯性出汗率。運用配對t檢驗，對測量的手部非顯性出汗率進行分析后發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度和活動強度對人體手部的非顯性出汗率均有顯著影響。

關鍵詞：非顯性出汗率;環(huán)境溫度;活動強度;質量差法

中圖分類號： R131 文獻標識碼：B 文章編號：1674-2346（2016）01-0030-06

1 前言

出汗是一種生理現(xiàn)象，可分為非顯性出汗（也稱“非感覺性出汗”）和顯性出汗（也稱“感覺性出汗”）2種[1]。

非顯性出汗是正常人體的組織間液直接滲出皮膚或者是體內水分通過皮膚角質層擴散到體表繼而蒸發(fā)后散失到大氣中的水蒸氣，它不受體溫調節(jié)中樞的控制，其值隨人體的活動狀態(tài)和環(huán)境溫度的變動而有所變化[2]。人體局部非顯性出汗的測量研究對評價服裝的濕舒適性、改進服裝的結構、完善暖體假人的非顯性出汗量以及對皮膚健康程度的評價有著重要的意義。目前測量人體局部非顯性出汗率的方法有2種：動態(tài)箱法和靜態(tài)箱法[3]，靜態(tài)箱法又包括非通氣室法和冷凝器室法[3，4]。由于這2種方法測量原理不同，根據(jù)這兩種方法制成的儀器，一方面價格昂貴另一方面還需要進行標準化測試處理，整體操作程度比較繁瑣。

本文旨在提出一種新的測量人體手部非顯性出汗率的方法——質量差法，通過該方法測量不同環(huán)境溫度和不同活動強度下人體手部非顯性出汗率，并分析環(huán)境溫度和活動強度對人體手部非顯性出汗率的影響。

2 實驗部分

2.1 環(huán)境條件

本實驗是在恒溫恒濕室內進行的，在2種環(huán)境溫度下進行，即（22？）℃和（25？）℃;相對濕度為50？%，風速恒定為<0.1m/s。

2.2 實驗活動強度的設定說明

目前國際上廣泛認可的體力活動強度的評價指標是代謝當量（metabolic equivalent，MET），它是一種表示相對能量代謝水平和運動強度的重要指標[5]，1MET=耗氧量3.5ml/（kg min）。按照活動強度，可將METs分為輕、中、重3個等級，輕度<3METs;中度3～6METs;重度>6METs[6]。

由于本實驗測量的是手部的非顯性出汗量，為了防止手部出現(xiàn)顯性出汗，根據(jù)MET劃分的等級、METs值表和預實驗進行的測試，將跑步機的速度分別設置為0m/s、0.68m/s（1.5mi/h）和1.35m/s（3mi/h）。根據(jù)2種環(huán)境溫度3種步行速度可以組合成6種實驗條件，即環(huán)境溫度為22℃、步行速度為0m/s;環(huán)境溫度為22℃、步行速度為0.68m/s;環(huán)境溫度為22℃、步行速度為1.35m/s;環(huán)境溫度為25℃、步行速度為0m/s;環(huán)境溫度為25℃、步行速度為0.68m/s;環(huán)境溫度為25℃、步行速度為1.35m/s。

2.3 受試者的選擇

由于人體皮膚的出汗量存在個體的差異性，在特定的環(huán)境溫度和運動強度下，有些人的皮膚會出汗而有些人的皮膚不會出汗。根據(jù)人體出汗的定性測量方法——碘淀粉法[7]，來判斷在特定條件下待定受試者的手部是否出汗。

具體操作如下：

1）在待定受試者的手心與手背涂上碘與酒精的混合溶液，干燥后再涂上干燥的淀粉;

2）按照設定的環(huán)境溫度（25℃）、時間（17min）和跑步機的運動速度（1.35m/s），讓待定受試者在此環(huán)境溫度與活動強度下進行運動;

3）待定受試者運動結束后，觀察待定受試者手背與手心的淀粉是否變藍。如果受試者手部與手心的淀粉變藍，則不能選為受試者，如果手心與手背的淀粉不變色則選為受試者。

2.4 受試者情況介紹

根據(jù)2.3受試者的選擇方法篩選了10名男性受試者，身體狀態(tài)均無重大疾病史，并且受試者皮膚均沒有大面積燒傷和患有皮膚疾病的經(jīng)歷，受試者基本信息見表1。

2.5 實驗步驟

2.5.1 運動前材料稱重

受試者運動開始前15min，讓受試者熟悉實驗流程，常溫下靜坐休息。主持者將白色純棉手套、干燥劑（8小包）、醫(yī)用膠帶、寬橡皮筋等放入特制的塑料密封袋中，再用細橡皮筋進行捆扎，最后用量程為510g、精度為1mg的型號JA5003N的電子秤稱重實驗材料3次，記錄數(shù)據(jù)后求得均值記為Wpre。稱量效果圖見圖1。

2.5.2 運動前實驗材料準備

在運動開始前，先讓受試者把手洗干凈后用吹風機吹干，以免殘留在手上的污漬對實驗產生干擾。受試者左手戴上白色手套，再用塑料密封袋套在手上，最后用寬橡皮筋在手腕處進行捆扎。整個過程保證在60s以內，以減少因空氣濕度的干擾而引起的實驗誤差。手部捆扎后的效果見圖2。

2.5.3 運動過程

運動狀態(tài)下，以環(huán)境溫度為25℃，步行速度為1.35m/s的狀態(tài)為例。受試者在運動狀態(tài)下，右手緊握跑步機的扶手，左手成伸展狀態(tài)輕放在跑步機扶手上，以1.35m/s的速度在跑步機上行走，運動時間為12min，運動狀態(tài)效果如圖3。

2.5.4 步行結束后

在受試者步行時間結束后，迅速解開寬橡皮筋，脫掉手套后立即放入到密封塑料袋里，同時將醫(yī)用膠帶，寬橡皮筋也放入到密封塑料袋內，并用細橡皮筋進行捆扎。整個過程保證在1min內，以免有過多水蒸氣擴散到空氣中而增大實驗的誤差。

2.5.5 測試后稱重

在材料整理完畢放入塑料密封袋后，迅速進行稱重。稱重方法與運動前的材料稱重方法一樣，時間不超過1min，最后得出3次稱重數(shù)據(jù)的平均值，記為Wpost。

2.5.6 實驗說明

在其他5種實驗條件下，測試手部非顯性出汗量的過程和測試方法均與在環(huán)境溫度為25℃，步行速度為1.35m/s的實驗條件下的測試過程類似。需要指出的是在步行速度為0m/s時，測試的時間為20min。

2.5.7 手部出汗率的計算方法

本試驗提出一種新的測定人體手部非顯性出汗率的方法——質量差法，其主要思想是利用吸濕性好的服裝材料吸收手部蒸發(fā)的水蒸氣。由于人體的蒸發(fā)是一直存在的，所以在測試前后放入實驗材料的密封袋的質量之差就是手部的非顯性出汗量，由測得的出汗量可根據(jù)公式（1）和公式（2）計算出手部的非顯性出汗率。

W=（Wpost—Wpre）/t （1）

Ws=W/S （2）

其中W為單位時間的手部非顯性出汗量，單位為g/h;Ws為手部的非顯性出汗率，單位為g/（m2·h）;Wpost和Wpre分別為測量后和測量前放入實驗材料的密封袋的質量，單位為g;t為運動時間，單位為h;S為手部的面積，單位為m2。

3 實驗結果與分析

3.1 實驗結果

根據(jù)公式（1）可以得到10名男性受試者在6種實驗條件下手部單位時間的非顯性出汗量，見表2。

為了進一步得到男性受試者手部的非顯性出汗率，要先計算出人體手部的面積。本論文采用趙松山[8]等人的計算中國成年男子表面積的相關的公式，男子總體表面積按公式（3）進行計算，再根據(jù)人體手部面積占全身體表面積的比例，其中男性一只手的面積S=0.02465a。由此可得到男性受試者手部的面積，見表3。

a=0.00607h+0.0127y-0.0698 （3）

其中a為人體體表面積，單位為m2;h為身高，單位為cm;y為體重，單位為kg。

根據(jù)表3，結合公式（2），計算得出10名男性受試者在不同實驗條件下手部的非顯性出汗率，見表4。

3.2 結果分析

3.2.1 數(shù)據(jù)初步分析

根據(jù)表4可以得到，在6種實驗條件下，10名男性受試者手部的非顯性出汗率范圍為27.048～128.326 g/（m2h）;在環(huán)境溫度為25℃、步行速度為0m/s條件下，男性受試者手部的非顯性出汗率為38.889～74.557g/（m2h），均值為53.448g/（m2h）;在環(huán)境溫度為25℃、步行速度0.68m/s條件下，男性受試者手部的非顯性出汗率為45.405～99.261g/（m2h），均值為76.149g/（m2h）;在環(huán)境溫度為25℃、步行速度為1.35m/s條件下，男性受試者手部的非顯性出汗率為53.526～128.326 g/（m2h），均值為87.451g/（m2h）;在環(huán)境溫度為22℃、步行速度0m/s條件下，男性受試者手部的非顯性出汗率為27.048～69.384 g/（m2h），均值為46.400g/（m2h）;在環(huán)境溫度22℃、步行速度為0.68m/s條件下，男性受試者手部非顯性出汗率為34.43～83.750 g/ （m2h），均值為60.953g/（m2h）;在環(huán)境溫度22℃、步行速度1.35m/s條件下，男性受試者手部非顯性出汗率為38.718～94.886 g/（m2h），均值為66.969g/（m2h）。

3.2.2 活動強度對手部非顯性出汗率的影響

運用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件，采用配對t檢驗分析相同環(huán)境下不同活動強度對人體手部的非顯性出汗率的影響。配對t檢驗的結果見表5。

從表5中可以看出，上述實驗條件的6種配對中，男性受試者的p值均小于0.05。這表明在相同的環(huán)境溫度下，不同的活動強度（步行速度為0m/s、0.68m/s、1.35m/s）之間男性手部的非顯性出汗率有顯著差異，說明人體的活動強度對手部的非顯性出汗率有顯著影響。從表5中還可以看出，在環(huán)境溫度為25℃時，步行速度為0m/s和步行速度1.35m/s條件下，男性受試者手部非顯性出汗率的差值最大，為34.004 g/（m2h）;在環(huán)境溫度為22℃時，步行速度為0.68m/s和步行速度為1.35m/s條件下，男性受試者手部的非顯性出汗率的差值最小，為6.016 g/（m2h）。

3.2.3 環(huán)境溫度對手部非顯性出汗率的影響

運用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件，采用配對t檢驗分析相同活動強度下不同環(huán)境溫度對人體手部的非顯性出汗率的影響。配對t檢驗的結果見表6。

可以從表6中可以看出，在上述的3種配對情況下，配對樣本p值為0.002～0.005，均小于0.05，表明在相同的活動強度下，不同的環(huán)境溫度（22℃、25℃）之間受試者手部的非顯性出汗率均有顯著差異，說明環(huán)境溫度對手部的非顯性出汗率有顯著影響。從表6中還可以看出，在環(huán)境溫度為25℃時，步行速度為0m/s和步行速度1.35m/s兩種條件下，男性受試者手部非顯性出汗率的差值最大，為20.617 g/（m2h）;在環(huán)境溫度為22℃時，步行速度為0.68m/s和步行速度為1.35m/s條件下，男性受試者手部的非顯性出汗率的差值最小，為7.048g/（m2h）。

4 結論

通過以上的實驗和結果分析，可以得到以下結論：

1）質量差法通過實驗材料測量前后的質量之差來計算人體手部的非顯性出汗率，實驗證明該方法是可行的。

2）在相同的環(huán)境溫度（22℃、25℃）下，不同的活動強度（步行速度為0m/s、0.68m/s、1.35m/s）之間男性手部的非顯性出汗率有顯著差異。

3）在相同的活動強度（步行速度為0m/s、0.68m/s、1.35m/s）下，不同的環(huán)境溫度（22℃、25℃）之間男性手部的非顯性出汗率均有顯著差異。

參考文獻

[1]高燕.出汗與健康[J]. 解放軍健康，2004，6（6）：38-39.

[2]邱曼，武建民，常紹勇，等.不同環(huán)境溫度條件下不同活動強度人體出汗調節(jié)機制的探討[J].中國應用生理學雜志，2005，21 （1）：90-94.

[3]Imhof R.E.etc.Closed-chamber transepidermal water loss measurement：microclimate， calibration， and performance[J].Interna- tional Journal of Cosmetic Science， 2009， 31（2）：97-118.

[4]Tagami H， Kobayashi H， Kikuchi K. A portable device using a closed chamber system for measuring transepidermal water loss： comparison with the conventional method[J]. Skin Research & Technology， 2002， 8（1）：7-12.

[5]孫唯佳，孫建琴，彭景.代謝當量在評估體力活動及健康效應中的應用[J].現(xiàn)代預防醫(yī)學，2010，37（7）：1318-1323.

[6]趙文華，叢琳.體力活動劃分：不同類型體力活動的代謝當量及體力活動的分級[J].衛(wèi)生研究，2004，33（2）：246-249.

[7]黃建華. 服裝的舒適性[M]. 科學出版社，2008，7：112-113.

[8]趙松山，劉友梅，姚家邦等. 中國成年男子體表面積的測量[J]. 營養(yǎng)學報， 1984，6（2）：87-95.

Abstract：This paper puts forward the mass difference method， a new method used to measure the inapparent perspiration rates of a human hand. With this method， the rates have been measured after 10 subjects ran at the speeds of 0m/s， 0.68m/s， 1.35m/s and in the ambient temperatures of 22℃and 25℃ respectively. By using the paired t test and analyzing the measurement results， it is found that both temperature and activity intensity have significant effects on the inapparent perspiration rate of human hand.

Key words： inapparent perspiration; ambient temperature; activity intensity; mass difference method

（責任編輯：田犇）