模擬失重條件下人體出汗變化規(guī)律的實驗研究*

朱輝，王漢青，2?，劉志強

(1. 中南大學 能源科學與工程學院，湖南 長沙 410083；2. 南華大學 土木工程學院，湖南 衡陽 421001)

模擬失重條件下人體出汗變化規(guī)律的實驗研究*

朱輝1，王漢青1，2?，劉志強1

(1. 中南大學 能源科學與工程學院，湖南 長沙 410083；2. 南華大學 土木工程學院，湖南 衡陽 421001)

針對失重條件下人體出汗所發(fā)生的變化，采用航天醫(yī)學領域的-6°頭低位臥床(HDBR)實驗與常規(guī)熱舒適實驗相結合的方法，在12種空氣溫濕度下對6名男性受試者進行不同部位皮膚微電流的實驗測量，將皮膚微電流作為人體出汗的指示信號. 研究結果表明：HDBR模擬失重時，空氣相對濕度較低的條件下(RH=30%)人體皮膚出汗比HDBR臥床前需要更高的空氣溫度刺激，并且出汗率相比臥床前出現(xiàn)一定程度的降低；中等濕度(45%)條件下，模擬失重時的皮膚出汗率隨著空氣溫度增高而增加，但是顯著低于HDBR臥床前的水平；高濕條件(80%)下且環(huán)境溫度高于29 ℃時，模擬失重時人體皮膚出汗率顯著增高，其值低于HDBR臥床前的水平但與其差值逐漸減小. 此外，在實驗環(huán)境下所有受試者的皮膚出汗敏感度降低，并且大腿、小腿、上臂皮膚出汗率顯著低于額頭、胸和背部皮膚處的出汗率. 研究證明，模擬失重條件下人體皮膚出汗與正常重力時存在不同的變化，研究結果可為載人航天時人體熱環(huán)境的改善提供依據(jù).

模擬失重；皮膚微電流；出汗；空氣溫度；相對濕度

Abstract：In order to study the changes of human sweating under simulated weightlessness，the -6° Head-Down Bed Rest (HDBR) experiment usually employed in the researches of Space Medicine and the traditional experiment of human thermal comfort were carried out.During the experiment，micro current of skin，which was presumed as an indicator of human sweating，was measured on 6 male subjects under different air temperatures and relative humidity.The results showed that higher air temperature was required under lower air humidity for sweating after HDBR，and the sweat rate was found to be lower than that before HDBR.In addition，the sweat rate，indicated by skin micro current，increased with the air temperatures under neutral air humidity，but it was significantly less than that before HDBR.Furthermore，the sweat rate of the subjects after HDBR was found to increase rapidly when the air temperature was higher than 29℃ under high air humidity (80%)，and its value was approaching that before HDBR.Moreover，attenuated sensitivity of sweating was observed among the subjects during HDBR，and the sweat rate at the forehead，thorax and back was more significant than those at the lower body and forearm.The results suggest that the human sweating under simulated weightlessness is different from that under terrestrial condition，which can provide evidences for the improvements of the thermal environment during the manned spaceflight.

Keywords：simulated weightlessness;skin micro current;sweating;air temperature;relative humidity

隨著航天技術的發(fā)展，載人航天已不再局限于近地軌道，而是向著更深的空間發(fā)展. 為了滿足科學考察、開發(fā)宇宙的需要，載人航天的時間也會越來越長、同期航天飛行的航天員人數(shù)也逐漸增加. 在這種背景下，如何保證航天員在長時間內健康地生活、高效安全地工作，已成為未來載人航天的一項重要課題. 皮膚大量出汗意味著人體正在努力去維持熱平衡和熱舒適，因此研究人體在失重時的出汗問題是失重時人體熱舒適研究的重要方面，是載人航天的關鍵研究內容之一.

由于載人航天事業(yè)發(fā)展的需要，早期各國學者已對失重時人體出汗問題進行了研究. 研究表明，失重對人體出汗反應存在影響，導致人體從失重回到正常重力環(huán)境時出汗率比失重前降低[1-3]. Michikami等[4]采用臥床模擬失重的方法研究了人體出汗的變化，發(fā)現(xiàn)在臥床模擬失重時人體胸及上臂皮膚出汗率未發(fā)生明顯變化. 然而，在對受試者進行全身加熱后，胸部及上臂皮膚出汗率明顯增加，但仍低于臥床實驗前相同環(huán)境溫度條件下的水平. 這表明在失重條件下，人體皮膚可能對熱環(huán)境的反應變得不如正常重力條件時敏感. 此后Michikami等對此發(fā)現(xiàn)進行了進一步實驗，并提出可能的原因在于臥床模擬失重時人體胸部皮膚血管傳導的敏感度較臥床前降低. 血管傳導敏感度的降低，必然導致失重或者模擬失重時人體皮膚出汗的改變，但是此結論目前暫未有實際載人航天飛行時的數(shù)據(jù)來支撐.

目前針對失重或模擬失重時人體出汗變化的研究工作一般將重點放在“失重條件”上，因此往往在特定環(huán)境下進行實驗，而忽略了環(huán)境溫濕度變化的影響. 本文在已有研究的基礎上，采用-6°頭低位臥床(HDBR)實驗來使人體心血管循環(huán)系統(tǒng)按照失重時的機制運行(如產生血液分布的變化、熱調節(jié)功能的變化等生理現(xiàn)象)，在此基礎上利用步入式恒溫恒濕實驗室在短時間內創(chuàng)造不同的空氣溫度、相對濕度的組合環(huán)境，在各種環(huán)境下通過測量人體多處皮膚微電流來研究人體皮膚出汗變化.

1 實驗方案與步驟

1.1 受試者情況

實驗共有6名男性受試者參加，年齡為18～21歲，身高167～174 cm，體重51～59 kg. 為了排除服裝熱阻的干擾，受試者在實驗過程中穿著相同材質的短袖與齊膝短褲. 為了滿足頭低位臥床實驗的要求，在實驗開始前對受試者進行了心臟和肺功能的檢查，排除存在心血管病史的受試者. 參與實驗的6名受試者全部來自于某高校暖通專業(yè)大二學生，對于熱舒適實驗有一定的認識. 在實驗開始前，對實驗的內容和注意事項進行了培訓. 6名受試者的基本情況見表1.

表1 實驗受試者基本情況

1.2 模擬失重的方法

為了研究模擬失重時人體出汗的變化，本文采用失重的地面模擬技術來使人體按照“失重模式”運行，從而使人體出現(xiàn)各種針對失重環(huán)境的適應性改變(“失重效應”). -6°頭低位臥床實驗是目前失重生理學研究領域公認最有效的地面模擬失重技術[5]. Hargens等[6]對利用該技術在地面條件下實現(xiàn)模擬失重的原理進行了分析(見圖1)：在地面條件下，由于重力的作用，人體體液分布如圖1 (a) 所示，圖中深色部分表示體液分布較多；在真實失重條件下(如圖1(b)所示)，由于重力消失，人體體液的流體靜壓隨之消失，體液壓力處處相等，但是體液呈頭向分布，身體上部體液分布較多. 對于地面模擬技術，若采用平臥模型(圖1(c))，雖然人體體液壓力在頭-足軸線方向相同，但是體液未出現(xiàn)類似于失重時的分布特征；而采用-6°頭低位臥床模型(圖1(d))，體液的分布出現(xiàn)了類似于失重時的情況，且頭-足軸線方向壓力差別不大.

圖1 失重的地面模擬技術

但是，在地面條件下模擬失重時，短時間的臥床并不能使人體各個系統(tǒng)出現(xiàn)針對失重的適應性改變，且各系統(tǒng)出現(xiàn)“失重效應”所需時間不同. 由于人體心血管系統(tǒng)與人體熱調節(jié)活動密切相關，因此實驗過程中只需心血管系統(tǒng)出現(xiàn)“失重效應”便可開始進行出汗方面的實驗測試. 在-6°頭低位臥床過程中，一般在3～7 d主要出現(xiàn)體液轉移和體液丟失的變化，7 d后逐漸進入血管重塑和神經功能適應性變化，人體的心血管系統(tǒng)開始按照失重時的模式來運行[7].

1.3 實驗方案設計

基于以上考慮，本實驗的周期為14 d,3個階段. 第一階段：前3 d進行正常情況下人體出汗的實驗研究，作為之后失重時人體出汗情況的對照值. 第二階段：第4至第10 d進行-6°頭低位臥床實驗，使人體心血管系統(tǒng)出現(xiàn)失重的適應性改變. 在臥床實驗中，需要連續(xù)7 d保持-6°頭低位的臥姿，期間除了大小便外不能下床運動，且每天直立時間不能超過10 min. 長達7 d天的臥床實驗在26 ℃±0.5 ℃、60%±5%的舒適環(huán)境中進行，期間主要觀測人體體溫的變化情況. 第三階段：從第11 d至實驗結束，保持-6°頭低位臥床狀態(tài)，在不同的溫濕度下對人體出汗規(guī)律進行實驗研究.

人體皮膚出汗的研究方法較多，如衣服增重法、皮膚電阻抗法、通風氣囊法等. 衣服增重法的精確度有待驗證，且無法確定人體的臨界出汗狀態(tài)[8]；皮膚電阻抗法是一種較好的實驗方法，但是市面上未有成套的實驗設備[9]；通風氣囊法的精確度較高，也可以確定人體的臨界出汗狀態(tài)點，但是實驗過程非常繁雜，且每次只能測量平方厘米級的局部皮膚出汗情況[10]. 汗腺活動是影響皮膚電傳導的重要因素，因此本研究采用皮膚微電流法來評價人體出汗情況. 皮膚微電流的測量原理與重慶大學學者提出的皮膚電阻抗法原理類似[11-12]：采用直流電壓法，把兩個電極分別接到皮膚的兩個部位(電極距離為20 mm±5 mm)，并把電極與電流計和外接電源進行串聯(lián). 當電路接通后就會產生電流傳導，使電流發(fā)生變化. 如果給予外接的刺激，如溫度、濕度、氣流速度等，受試者的皮膚微電流就會發(fā)生變化. 皮膚微電流法可以捕捉人體出汗的臨界點和確定出汗的程度，但是無法定量地確定出汗量. 本實驗采用皮膚電測試儀來實時測量人體皮膚微電流. 該儀器由北大青鳥研發(fā)，測量范圍為0～999單位，對應皮膚電阻2 MΩ至2 kΩ之間的皮膚微電流. 實時采樣周期為1 s，實時顯示實驗時間. 皮膚微電流測量點的選取參考了重慶大學學者的研究[9]. 同時為了研究模擬失重時人體上、下半身皮膚的出汗情況，在本實驗中測點選擇在具有代表性的皮膚處(見圖2)：前額、左胸、上臂、背、大腿、小腿. 實驗過程中，每個測點連接一臺皮膚電測儀(如圖3所示). 實驗第三階段的現(xiàn)場測試情況如圖4所示. 測量皮膚微電流之前，首先對每臺皮膚電測試儀進行校準：使受試者在舒適環(huán)境中(26 ℃±1 ℃，60%±5%)停留30 min[13-14]，然后將6臺皮膚電測試儀的電極片分別貼附到對應的皮膚測點，記錄其電流值，若有讀數(shù)立即調零. 這樣每臺皮膚電測試儀讀數(shù)為0表示人體皮膚沒有顯性出汗的舒適狀態(tài).

圖2 皮膚測點分布圖

圖3 皮膚電測試儀

圖4 HDBR模擬失重狀態(tài)時現(xiàn)場測試照片

本實驗通過步入式恒溫恒濕實驗室來創(chuàng)造不同的溫濕度環(huán)境，如圖5所示. 該實驗室的容積為13.2 m3，可創(chuàng)造-20～85 ℃的空氣溫度、20%～98%的相對濕度、0.1～1.5 m/s的風速，升降溫速率為不小于1 ℃/min，且可實現(xiàn)無極調節(jié)風速. 共設計了4組空氣溫度、3組空氣相對濕度，每名受試者共在12種不同的環(huán)境下進行模擬失重條件和正常情況2輪共24次測試. 所選擇的空氣溫度從人體的舒適溫度上升至高溫，分別為26 ℃，29 ℃，32 ℃，35 ℃；相對濕度包含了較低濕度、中等濕度和高濕，分別為30%，45%，80%；氣流速度為0.2 m/s. 根據(jù)熱舒適研究的經驗，在變化環(huán)境溫濕度時，人體需要適應新的溫濕度10～15 min后，才能進行新環(huán)境下人體出汗的研究[15-16]. 測試時間在用餐1 h后才能進行，以避免餐后能量代謝增加帶來的誤差. 同時也避開清晨和夜晚，以消除人體體溫的晝夜節(jié)律帶來的影響.

圖5 步入式恒溫恒濕實驗室

1.4 實驗步驟

實驗過程中受試者嚴格遵守作息時間，所有實驗測試在8:30～11:30、14:30～17:30時間段進行. 在測試過程中所有受試者保持安靜、情緒穩(wěn)定，并且不允許有劇烈動作. 在實驗的第一階段，受試者全程保持靜坐；在實驗的第二、第三階段，受試者全程保持-6°頭低位臥床狀態(tài).

測量人體出汗的實驗按如下步驟進行. 在實驗第一階段，首先將恒溫恒濕實驗室的參數(shù)設置至第一組溫濕度環(huán)境，采用便攜式溫濕度檢測儀(Fluke，精度：溫度為0.1 ℃，相對濕度為1%)對實驗室內環(huán)境進行檢測，待第一組環(huán)境穩(wěn)定后，6名受試者同時進入實驗室內靜坐， 15 min后開始皮膚微電流值的測量. 完成記錄后，將參數(shù)設置至第二組溫濕度環(huán)境，待環(huán)境穩(wěn)定后，受試者靜坐15 min，再開始皮膚微電流值的測量. 按照此模式完成所有的12組環(huán)境下的皮膚微電流測量. 在實驗第二階段主要是頭低位臥床，在舒適環(huán)境下的空調房間內進行. 其目的是為了使人體出現(xiàn)“失重效應”，期間不進行皮膚微電流測試. 實驗第三階段為模擬失重時人體出汗的研究，其實驗過程與第一階段相同，但是所有受試者必須在保持-6°頭低位臥床的狀態(tài)下進行，且整個實驗期間除了大小便外不允許站立.

2 實驗結果分析

為研究HDBR模擬失重時人體的出汗變化，本文將實驗第一階段(HDBR前(1～3 d))和第三階段(HDBR后(11～14 d))的測量結果放在堆積柱形圖中進行了對比. 其中縱坐標表示微電流的度量，橫坐標為對應各環(huán)境溫度. 帶圖例的柱為模擬失重時(HDBR后)的皮膚微電流，空白柱代表正常情況下(HDBR之前)的皮膚微電流. 對于每個空氣溫度下的柱形圖，從左至右依次表示前額、胸、背、上臂、大腿、小腿處皮膚微電流在測試時間段內的平均值.

2.1 相對濕度為30%時不同溫度下的出汗情況

當空氣相對濕度為30%、迎面氣流速度為0.2 m/s、空氣溫度從26 ℃增加至35 ℃時，6名受試者皮膚微電流情況如圖6所示. 需要注意的是，圖6中各分圖26 ℃和29 ℃處的空白表示該環(huán)境條件下未檢測到皮膚微電流信號.

由圖6可知：1)當空氣溫度從26 ℃上升至29 ℃時，在頭低位臥床(HDBR)后和臥床前，6名受試者的前額、胸、背、上臂、大腿、小腿處皮膚微電流為0，其原因是30%的空氣相對濕度較低，且該濕度下空氣溫度為26 ℃和29 ℃時人體的汗腺活動水平較低，同時人體皮膚表面水分的蒸發(fā)速度大于人體汗液的分泌量，從而導致皮膚濕潤度降低、電阻顯著增加. 2)當空氣溫度上升至32 ℃時，HDBR后1號、2號、4號、5號受試者仍然未檢測到皮膚微電流. 但圖6(c)(f)顯示，3號和6號受試者除了大腿、小腿皮膚外均檢測到微弱的電流信號；而在HDBR前，32 ℃時6名受試者均檢測到不同程度的皮膚微電流，這說明臥床前空氣相對濕度為30%、空氣溫度大于等于32 ℃時人體皮膚開始有一定的濕潤度，但不一定意味著顯性出汗的開始. 3)當空氣溫度上升至35 ℃時，HDBR后1號和2號受試者皮膚測點仍然未有皮膚微電流信號，但3號、4號、5號和6號受試者除了大腿和小腿皮膚外，其他4處測點均檢測到皮膚微電流信號；而HDBR前6名受試者全身6個測點均觀測到電流信號. 皮膚微電流信號的變化說明在HDBR后(即模擬失重狀態(tài)下)，空氣濕度較低時人體皮膚汗腺的顯著活動需要更高的空氣溫度刺激，并且汗腺的活動水平(即出汗率)出現(xiàn)一定程度的降低.

圖6 空氣濕度為30%時不同溫度下的皮膚微電流

2.2 相對濕度為45%時不同溫度下的出汗情況

當空氣相對濕度為45%、迎面氣流速度為0.2 m/s、空氣溫度從26 ℃上升至35 ℃時，6名受試者皮膚微電流情況如圖7所示. 由圖7可知：1)當空氣溫度從26 ℃上升至35 ℃時，無論是HDBR后還是HDBR前，6名受試者的所有皮膚測點處均檢測到了電流信號. 這說明隨著空氣相對濕度的升高，人體皮膚不再干燥，均存在一定的、高低不一的濕潤度，這也是人體熱舒適的必要條件. 2)HDBR后，當空氣溫度為26 ℃和29 ℃時，除了2號受試者的大、小腿皮膚外，其他受試者的所有皮膚測點處均檢測到皮膚微電流信號，其峰值在20單位左右. 但是在相同溫度條件下，HDBR前受試者的皮膚微電流信號相對較強，26 ℃時各測點皮膚微電流信號平均值在30～50單位之間，29 ℃時在60單位左右. 這說明在相同的溫濕度、氣流速度條件下，HDBR后的人體皮膚汗腺活動水平降低. 這種現(xiàn)象在空氣溫度達到32 ℃和35 ℃時更加顯著. 3)當空氣溫度為32 ℃和35 ℃時，HDBR后6名受試者各個測點的峰值電流可達80單位(圖7(c)中3號受試者的胸部

圖7 空氣濕度為45%時不同溫度下的皮膚微電流

皮膚)，皮膚微電流的最低值出現(xiàn)在各受試者的大腿和小腿皮膚處. 但是在相同條件下，HDBR前受試者的各個測點處的皮膚微電流大小差別不顯著，且其平均值均在100以上. 這表明6名受試者在環(huán)境溫度達到32 ℃以上時，所有皮膚測點處皮膚濕潤度較均勻，這是皮膚開始顯性出汗的結果. 4)當空氣溫度從26 ℃上升至35 ℃時，HDBR后6名受試者的皮膚微電流的變化與正常狀態(tài)下出現(xiàn)明顯差異：所有受試者的前額、胸和背處的皮膚微電流平均值均高于上臂、大腿和小腿處的值，即模擬失重時人體上身的出汗率較高，而四肢的出汗率較低. 其原因可能在于HDBR模擬失重時人體的血液分布發(fā)生變化，身體上部血液量較多、而下部血液量減少.

2.3 相對濕度為80%時不同溫度下的出汗情況

當空氣相對濕度為80%、迎面氣流速度為0.2 m/s、空氣溫度從26 ℃上升至35 ℃時，6名受試者皮膚微電流情況如圖8所示.

圖8 空氣濕度為80%時不同溫度下的皮膚微電流

由圖8可知：1)當空氣溫度從26 ℃上升35 ℃的過程中，HDBR后6名受試者各皮膚測點處均檢測到皮膚微電流，其峰值出現(xiàn)在額頭、胸和背部皮膚，而大腿、小腿和上臂處的電流信號相對較弱. 然而在HDBR前，6名受試者從26 ℃開始各測點的皮膚微電流相差不太大. 這說明環(huán)境溫度高于26 ℃時受試者全身皮膚濕潤度較均勻，是全身開始顯性出汗的信號. 2)當空氣溫度大于等于29 ℃時，HDBR后6名受試者各測點處的皮膚微電流平均值與HDBR前的差距減小，并且額頭、胸和背部皮膚的電流信號相差不大，這說明此時人體皮膚濕潤度均勻分布，受試者開始顯著出汗. 3)HDBR后受試者的額頭、胸、背處的皮膚微電流平均值顯著高于下身和上臂處的值，這可能是由HDBR后人體血液的頭向分布所導致. 4)與30%和45%濕度下的測量結果類似，HDBR后受試者各個皮膚測點處的電流平均值均低于HDBR前的值. 這說明模擬失重時人體相同皮膚區(qū)域的出汗率低于正常狀態(tài)下的出汗率，這可能是由HDBR后人體體液流失所引起的.

3 失重時人體出汗變化的機理分析

由實驗結果分析可知，受試者在HDBR模擬失重狀態(tài)下皮膚出汗主要表現(xiàn)為3個顯著特征：1)人體上部(除上臂)的出汗率高于身體下部；2)在各個溫濕度條件下，局部皮膚出汗率比臥床前降低；3)不同溫濕度條件下人體皮膚出汗的環(huán)境溫度閾值升高. 這些現(xiàn)象是失重或者模擬失重時人體出汗的特征，其可能的機理分析如下.

3.1 失重或者模擬失重時人體血液分布的變化

在失重條件下，由于重力的消失，人體下肢的血液向身體上部轉移. 血液的轉移導致了人體血液分布的改變，從而各個部位參與人體熱調節(jié)的皮膚血流量也發(fā)生變化. 研究證明，在頭低位模擬失重實驗中，臥床后人體胸部皮膚血流量顯著升高，而大腿和小腿的皮膚血流量顯著降低[17]. 這就解釋了為何大腿、小腿皮膚在HDBR模擬失重的過程中出汗率較低，而額、胸和背部皮膚出汗率相對較高.

3.2 失重或者模擬失重時人體血液量的減少

正常重力條件下，正常人體的總血液量約為體重的7%～8%. 血量的相對恒定對于保證人體心血管系統(tǒng)調節(jié)功能正常和維持人體熱平衡具有重要作用. 失重條件下人體的血液總量會降低. 根據(jù)空間實驗室生命科學-1號(9 d)與生命科學-2號(14 d)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，飛行第一天航天員平均血漿減少量為17%，從第二天到飛行結束血漿量均低于地面水平. 雙子座4號、天空實驗室等載人航天任務的監(jiān)測數(shù)據(jù)均表明，在最長達30 d的失重過程中，人體血漿量平均減少了約10%[18]. 空間實驗室以及地面的臥床模擬失重實驗也證實人體的血漿總量減少了約15%. 此外失重時人體紅細胞質量也會出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，如空間實驗室生命科學-1號(9 d)與空間實驗室生命科學-2號(14 d)兩次飛行任務中航天員的平均紅細胞壓積分別下降210 mL與261 mL[19]. 由于血漿容量減少，機體組織為了達到滲透壓平衡，必然導致人體體液的流失，因此汗腺的汗液分泌量相應減少. 這就解釋了為何模擬失重時人體的皮膚出汗率低于模擬失重前的水平.

3.3 失重引起人體血管功能的變化

失重時人體出汗溫度閾值的上升意味著出汗敏感度的降低，這主要是由人體皮膚血管在失重時產生適應性的生理變化引起的. 在失重條件下，人體血管的收縮、舒張功能均發(fā)生變化(尤其是動脈)，導致皮膚血管的傳導率降低. 在環(huán)境溫濕度發(fā)生變化時，參與人體熱調節(jié)的血管的響應變得更慢，導致人體出汗的環(huán)境溫度閾值升高. Michikami等人對此進行了實驗并證實了這一觀點：胸部皮膚血管傳導動作的臨界核心溫度從臥床前的36.74 ℃上升至37.01 ℃、上臂皮膚傳導動作的臨界核心溫度從臥床前的36.72 ℃上升至37 ℃；此外胸部皮膚溫度血管傳導的敏感度從臥床前的68.5 mL/(100 g·min·100 mmHg·℃)降低至43.2 mL/(100 g·min·100 mmHg·℃)、上臂對應值從73.2 mL/(100 g·min·100 mmHg·℃)降低至39.1 mL/(100 g·min·100 mmHg·℃)[4]. 這可以解釋人體在失重條件下出汗的環(huán)境溫度閾值上升的原因.

4 結 論

本文借助航天醫(yī)學領域的-6°頭低位臥床實驗，在3種濕度、4種空氣溫度下測量了人體皮膚的微電流，用于評價模擬失重條件下人體皮膚出汗的變化. 研究結果表明：

1)模擬失重時，人體前額、胸部、背部皮膚微電流平均值高于身體下部以及手臂皮膚處的值，這說明在模擬失重條件下人體身體上部(除了上臂)出汗率高于身體下部. 其原因可能在于模擬失重時人體血液的頭向分布，導致身體上部(除上臂)循環(huán)血液分布較多，而身體下部循環(huán)血液量較少. 此外，模擬失重時，在各個溫濕度條件下人體各測點處的皮膚微電流平均值低于臥床前的值，這證明模擬失重時在相同的環(huán)境條件下人體皮膚的出汗率顯著低于臥床前的水平. 其原因可能在于模擬失重時人體體液流失所導致的人體缺水，從而引發(fā)汗液分泌量降低.

2)在HDBR模擬失重的過程中，出現(xiàn)了出汗所對應的環(huán)境溫度閾值比臥床前升高的現(xiàn)象，即模擬失重時皮膚出汗的敏感度降低，需要更高的環(huán)境溫度來刺激. 這可能是由于失重引起的皮膚血管傳導率降低，從而使得人體皮膚的出汗響應時間變長.

但是，目前所有關于失重的地面模擬技術中，均無法模擬真實失重環(huán)境下自然對流消失或減弱的情況，因此真實失重環(huán)境下人體體表滯留的空氣對汗液蒸發(fā)的阻斷效應無法在本實驗中體現(xiàn). 盡管研究結果存在一定的誤差，但是仍可以為失重時人體出汗的研究提供理論支撐，為失重時人體熱舒適的研究提供一種新的技術手段，為航天器生命保障系統(tǒng)的設計提供依據(jù).

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Experimental Investigation on Variations of Human Sweating under Simulated Weightlessness

ZHU Hui1,WANG Hanqing1,2?,LIU Zhiqiang1

(1. School of Energy Science and Engineering,Central South University,Changsha 410083,China; 2. School of Civil Engineering,University of South China,Hengyang 421001,China)

1674-2974(2017)09-0188-09

10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2017.09.024

2016-11-08

國家自然科學基金資助項目(51276057,51676209),National Natural Science Foundation of China(51276057,51676209)

朱輝(1983—)，男，湖南常德人，中南大學博士研究生

?通訊聯(lián)系人，E-mail: hqwang2011@usc.edu.cn

TU111

A