在軌洗浴效果評價指標(biāo)體系建立及方法研究

黨　磊，王小雪，郭飛馬，譚　翼，趙　輝，張美姿

(航天神舟生物科技集團(tuán)有限公司，北京 100190)

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在軌洗浴效果評價指標(biāo)體系建立及方法研究

黨磊，王小雪，郭飛馬，譚翼，趙輝，張美姿

(航天神舟生物科技集團(tuán)有限公司，北京 100190)

摘要:清潔產(chǎn)品和洗浴裝置關(guān)系航天員健康及安全，國際上沒有評價的標(biāo)準(zhǔn)方法。通過分析目前國際空間站洗浴裝置和清潔產(chǎn)品使用效果反饋以及在軌時的皮膚特點，提出洗浴裝置及清潔產(chǎn)品應(yīng)具備的條件，建立初步的在軌洗浴效果評價指標(biāo)體系，并通過專家問卷調(diào)查確定各指標(biāo)權(quán)重，形成洗浴裝置及產(chǎn)品的滿意度調(diào)查表，為選擇合適的清潔產(chǎn)品及洗浴裝置提供參考。

關(guān)鍵詞:洗浴效果；清潔產(chǎn)品；指標(biāo)評價；調(diào)查問卷

1引言

空間站是利用空間資源進(jìn)行研究和應(yīng)用的載人飛行器，需要航天員長期照料。在《NASA航天飛行人-系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》及配套的《人整合設(shè)計手冊》中顯示[1]，為了保障航天員長期駐留，空間站上除了提供實驗和正常運行的裝置外，還為航天員提供了日常生活保障服務(wù)，如個人清潔用品、飲食保障、身體鍛煉系統(tǒng)以及休閑娛樂服務(wù)等，其中航天員洗浴系統(tǒng)是空間站必不可少的保障條件之一。其能夠使航天員保持良好的個人衛(wèi)生，對于維護(hù)長期駐留航天員的健康、保障航天員最佳的身體和精神狀態(tài)、增強(qiáng)航天員的工作效率、提升航天員的生活質(zhì)量具有重要意義，是航天宜居性設(shè)計的重要方面[1-4]。目前國際上對在軌洗浴系統(tǒng)還沒有評價的標(biāo)準(zhǔn)，亟需系統(tǒng)性地對洗浴產(chǎn)品和裝置的使用效果進(jìn)行評價，從主觀和客觀兩方面建立科學(xué)、可靠的空間站洗浴系統(tǒng)使用效果綜合評價模型，為航天員選擇合適的清潔產(chǎn)品及洗浴裝置提供參考。

2洗浴效果指標(biāo)分析

空間站洗浴系統(tǒng)主要包括洗浴裝置及清潔產(chǎn)品，洗浴裝置的使用涉及耗水、耗時、廢水處理等內(nèi)容，洗浴清潔產(chǎn)品的使用效果主要包括洗浴后主觀感受及清潔產(chǎn)品對皮膚表面客觀指標(biāo)的影響。

2.1洗浴裝置使用效果指標(biāo)分析

根據(jù)NASA/CR-2001-208931報告中對目前國際空間站(ISS)、空間實驗室(Skylab)、和平號空間站上關(guān)于航天員全身清潔系統(tǒng)目前的使用情況及航天員的反饋[5]，洗浴裝置的使用效果評價指標(biāo)分析如下：1)洗浴耗水量不超過4 L；2)整個洗浴過程耗時不超過2 h；3)淋浴廢水收集與艙內(nèi)廢水收集接口能保證廢水充分回收；4)浴室使用方便，操作步驟簡單；5)浴后清潔方便。

2.2洗浴清潔產(chǎn)品使用效果指標(biāo)分析

2.2.1洗浴清潔產(chǎn)品使用效果主觀指標(biāo)

根據(jù)NASA/CR-2001-208931[5]及航天員的使用反饋，總結(jié)航天員對清潔產(chǎn)品的主觀要求為：1)滿足局部清潔和全身清潔的要求；2)免洗擦巾可加熱；3)清潔產(chǎn)品用后在體表易于擦去；4)廢物處理方便。

2.2.2洗浴清潔產(chǎn)品使用效果客觀指標(biāo)

據(jù)統(tǒng)計，約39%的長期駐留航天員受皮膚不適甚至疾病的困擾[6]，皮膚疾患成為航天員面臨的嚴(yán)重健康風(fēng)險。德國科學(xué)家2008年在國際空間站用儀器測定了航天員空間環(huán)境下皮膚生理參數(shù)的變化。結(jié)果顯示航天員在軌159天與在地面相比，皮膚含水量減少，表皮失水量明顯增加、皮膚結(jié)構(gòu)變得粗糙，失去彈性[6]。針對空間站皮膚問題，使用的清潔產(chǎn)品對皮膚的影響客觀指標(biāo)有：

皮膚含水量：健康皮膚應(yīng)保持角質(zhì)層的含水量處于10%～30%之間，低于10%皮膚就會干燥甚至皸裂，失去屏障保護(hù)功能[7]。皮膚干燥是主要的空間皮膚問題。空間站內(nèi)部的生活環(huán)境與地面環(huán)境差異大，如航天員工作壓力大、活動區(qū)域受限和晝夜節(jié)律的變化引起的睡眠不足等，會對皮膚代謝產(chǎn)生影響。另外航天員易出現(xiàn)的焦慮、抑郁或心理疲勞等心理問題，這些因素都可使皮膚代謝異常，引起皮膚干燥。

pH值：范圍在4～6.5 之間[8]。皮膚的pH值是由角質(zhì)層中水溶性物質(zhì)、排除的汗、皮膚表面的水溶性油脂層及排出的二氧化碳共同決定的。保持正常的酸性狀態(tài)對保護(hù)皮膚抗細(xì)菌和真菌的侵害至關(guān)重要。

油脂：脂類呈層狀填充于角質(zhì)層細(xì)胞之間，形成水屏障，防止水分過度丟失。但油脂的堆積又會影響皮膚細(xì)胞代謝，吸附贓物，不利于皮膚健康。航天員易出現(xiàn)的焦慮、抑郁或心理疲勞等心理問題，以及晝夜節(jié)律的變化引起的失眠問題，使皮膚表現(xiàn)為油脂分泌異常[1]。

微生物：菌落總數(shù)維持穩(wěn)定狀態(tài)，維持常駐菌群和暫住菌群的平衡狀態(tài)，保障皮膚的屏障功能。微生物加重皮膚疾患的發(fā)生。根據(jù)文獻(xiàn)報告，在空間飛行階段，人體上的細(xì)菌繁殖高于地面，細(xì)菌的大量繁殖會引起身體氣味甚至引起皮膚疾病，嚴(yán)重威脅航天員的健康[9]。

3洗浴效果指標(biāo)建立

洗浴效果指標(biāo)體系建立過程主要是通過以上分析，建立初步指標(biāo)評價體系，再通過專家咨詢的形式最終確立評價體系。

3.1初步指標(biāo)體系建立

根據(jù)以上分析，提出初步洗浴效果評價指標(biāo)體系，體系各指標(biāo)說明如表1所示。

3.2專家咨詢及評價體系建立

洗浴效果指標(biāo)評價體系的確立是通過Delphi 法對評估指標(biāo)進(jìn)行甄別、篩選與完善[10]。通過遴選空間技術(shù)、日化行業(yè)等方面的專家組成專家咨詢小組，著重多指標(biāo)群重要性、指標(biāo)敏感度及指標(biāo)的可操作性等方面對初步形成的指標(biāo)進(jìn)行打分，然后按照專家評分對指標(biāo)體系進(jìn)行修改和完善。

根據(jù)以上指標(biāo)說明情況，制定專家咨詢問卷(表2)，向有關(guān)專家征求相關(guān)指標(biāo)的重要性，重要性采取10分制，1分為最不重要，10分為最重要[10]。

表1　洗浴效果評價指標(biāo)說明

表2　專家打分表

注：重要性分值：1 最不重要 10 最重要，按重要程度從1到10打分；判斷依據(jù)分值：1 理論分析2工作經(jīng)驗3國內(nèi)外同行了解4直覺；熟悉程度分值1非常熟悉2熟悉3較熟悉4一般熟悉5較不熟悉6很不熟悉

3.2.1專家基本情況

為保證評價體系指標(biāo)的合理性及統(tǒng)計學(xué)意義，對11名專家進(jìn)行咨詢。其中日化行業(yè)專家4名，空間技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜?名。專家高級以上職稱9人，占總?cè)藬?shù)的82%，碩士及以上學(xué)歷10人，占總?cè)藬?shù)的91%。

3.2.2專家咨詢可靠程度

專家咨詢的可靠程度一般用專家積極系數(shù)和專家權(quán)威程度兩個指標(biāo)來衡量。

專家積極系數(shù)：專家積極系數(shù)用問卷的回收率表示。專家咨詢問卷發(fā)放數(shù)量11份，收回11份，問卷回收率為100%。表明專家積極系數(shù)較高。

專家權(quán)威程度：由專家對問題的熟悉程度系數(shù)與專家判斷系數(shù)兩個因素決定即專家權(quán)威程度=(熟悉程度系數(shù)+專家判斷系數(shù))/2。根據(jù)表3的量化系數(shù)計算專家打分情況，計算出專家權(quán)威程度在0.75以上，表明權(quán)威系數(shù)高。

表3專家熟練系數(shù)和判斷系數(shù)量化值

Table 3The quantitative value of expert's skill coefficient and judge coefficient

熟悉程度量化系數(shù)判斷依據(jù)量化系數(shù)非常熟悉1.0理論分析0.8熟悉0.8實踐經(jīng)驗0.6較熟悉0.6對國內(nèi)外同行的了解0.4一般0.4直覺0.2較不熟悉0.2很不熟悉0.0

根據(jù)專家打分情況，計算權(quán)威系數(shù)，結(jié)果表明，專家對洗浴裝置各指標(biāo)的熟悉程度均在0.76以上，平均值為0.8，判斷依據(jù)均在0.6以上，平均值為0.75。專家的權(quán)威系數(shù)為0.78，具有較高的權(quán)威系數(shù)。

對于清潔產(chǎn)品，專家對各指標(biāo)的熟悉程度均在0.7以上，平均值為0.79，判斷依據(jù)均在0.6以上，平均值為0.75。專家的權(quán)威系數(shù)為0.76，具有較高的權(quán)威系數(shù)。

3.2.3指標(biāo)權(quán)重計算

根據(jù)回收問卷，專家基本同意初步建立的指標(biāo)評價體系。根據(jù)專家評分，計算各指標(biāo)的權(quán)重。權(quán)重分析使用層次分析法，清潔產(chǎn)品和洗浴裝置各指標(biāo)因素的相對權(quán)重初步確定積分規(guī)則如表4。

表4　積分規(guī)則

1)洗浴裝置指標(biāo)權(quán)重計算

重要性順序(高到低)：裝置設(shè)計便利性、洗浴耗水量、廢水收集量、浴后清理方便、洗浴耗時。根據(jù)上述積分規(guī)則，則判斷矩陣A為：

使用和法進(jìn)行歸一化處理：

各行相加后的向量除以n(n=4)得到各指標(biāo)的權(quán)重矩陣ω元素如表5：

表5　洗浴裝置指標(biāo)權(quán)重

一致性檢驗：

Aω矩陣相乘：

2)洗浴清潔產(chǎn)品各主觀指標(biāo)權(quán)重計算

重要性順序(高到低)：滿足局部和全身清潔、易于擦去無殘留、免洗擦巾可加熱、廢物處理方便。根據(jù)上述積分規(guī)則，則判斷矩陣為：

按上述方法計算得到各指標(biāo)的權(quán)重ω元素如表6：

表6清潔產(chǎn)品主觀指標(biāo)權(quán)重

Table 6Weight of the subjective indexes of cleansing products

指標(biāo)權(quán)重廢物處理方便0.11免洗擦巾可加熱0.11用于易于擦去,無殘留0.28滿足局部、全身清潔0.50

按上述方法計算一致性指標(biāo)C.I.=(λmax-n)/(n-1)=0.03。平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I.=0.9，則一致性比例C.R.=C.I./R.I.=0.033<0.1，說明矩陣具有一致性。即說明給出的近似估計具有可靠性。

3)洗浴清潔產(chǎn)品各客觀指標(biāo)權(quán)重計算

重要性順序(高到低)：菌落總數(shù)、含水量、pH值、油脂。根據(jù)上述積分規(guī)則，則判斷矩陣為：

按上述方法計算得到各指標(biāo)相對于皮膚理化特點的權(quán)重ω元素如表7：

表7清潔產(chǎn)品客觀指標(biāo)權(quán)重

Table 7Weight of objective indexes of cleansing products

指標(biāo)權(quán)重油脂0.08pH值0.14含水量0.28菌落總數(shù)0.50

按上述方法計算一致性指標(biāo)C.I.=(λmax-n)/(n-1)=0.009；平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I.=0.9，則一致性比例C.R.=C.I./R.I.=0.01<0.1，說明矩陣具有一致性；即說明給出的近似估計具有可靠性。

3.3基于指標(biāo)評價體系的清潔產(chǎn)品及裝置滿意度調(diào)查

根據(jù)以上計算結(jié)果及指標(biāo)體系，對洗浴裝置和產(chǎn)品進(jìn)行滿意度調(diào)查，調(diào)查問卷可設(shè)置為表8。

表8　建立滿意度調(diào)查

4結(jié)論

根據(jù)國際空間站上洗浴系統(tǒng)現(xiàn)狀和航天員反饋信息，以及空間環(huán)境下出現(xiàn)的皮膚問題，結(jié)合地面洗浴過程所涉及的主要問題，通過指標(biāo)分析，針對洗浴裝置和洗浴清潔產(chǎn)品，從主觀和客觀兩個層面建立了洗浴效果評價指標(biāo)體系。從專家填寫的調(diào)查問卷可以看出，在洗浴裝置方面，裝置設(shè)計的便利性和洗浴過程耗水量是兩個最重要的指標(biāo)，在設(shè)計時應(yīng)著重考慮。洗浴清潔產(chǎn)品的主觀感受方面，洗浴產(chǎn)品能夠滿足局部清潔和全身清潔，以及用后易于擦去、無殘留，是兩個在清潔產(chǎn)品研發(fā)過程中應(yīng)主要考慮的問題。而洗浴清潔產(chǎn)品對皮膚理化指標(biāo)的影響，需要特別關(guān)注其對保持皮膚菌落總數(shù)穩(wěn)定及提高皮膚含水量兩個方面。

洗浴效果評價指標(biāo)體系建立的合理與否，還需要在實際使用中進(jìn)行驗證。根據(jù)驗證信息反饋，進(jìn)一步完善評價體系，確保評價體系能夠科學(xué)、真實、全面地反應(yīng)使用者的感受，同時保證產(chǎn)品的安全性和功效性，為我國空間站洗浴裝置及清潔產(chǎn)品的設(shè)計與評估提供支持。

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Study on Evaluation Architecture and Method for On-orbit Bathing Performance

DANG Lei, WANG Xiaoxue, GUO Feima, TAN Yi, ZHAO Hui, ZHANG Meizi

(Shenzhou Space Biotechnology Group, Beijing 100190, China)

Abstract:The cleansing products and bathing devices used in space are closely related to the health and safety of the astronauts. At present, there are no standards for the evaluation of the on orbit bath system. In this study, the feedback of the astronauts on the current international space station bathing devices and the skin characteristics of the astronauts were analyzed. Then the preliminary evaluation architecture system for bathing performance in space was established. Delphi method was chosen to collect the experts’ suggestions through questionnaires and the weight of each index was determined. Using the weight of each index, satisfaction for bathing devices and cleansing products could be calculated and could provide a reference for astronauts’ choice.

Key words:bathing performance； cleansing product； evaluation architecture； questionnaire

收稿日期：2015-08-10；修回日期：2016-03-17

基金項目：載人航天預(yù)先研究項目(040102)

作者簡介：黨磊(1981-)，女，碩士，高級工程師，研究方向為空間生物學(xué)。E-mail：danglei@cast.cn

中圖分類號：V11

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-5825(2016)03-0406-05