差異化面料拼接對乳房晃動束縛的影響

劉楠 劉正

摘 要：為揭示面料拼接后的運(yùn)動文胸對乳房晃動束縛的影響，提高運(yùn)動狀態(tài)下文胸對乳房的支撐性能，以設(shè)計(jì)后的16件運(yùn)動文胸為對象，選擇6名受試者，通過三維動態(tài)捕捉設(shè)備獲取差異運(yùn)動強(qiáng)度下穿著不同運(yùn)動文胸樣衣的人體胸部標(biāo)記點(diǎn)位移數(shù)據(jù)，分析面料拼接對乳房晃動束縛的影響。結(jié)果表明：肩帶+側(cè)片分割的方式對乳房晃動的限制效果最好，減少量在[0.02，0.88]cm。在此分割方式下拼接高強(qiáng)度面料對乳房上標(biāo)記點(diǎn)位移的減少量在[1.10，5.95]cm，其中面料的彈性回復(fù)率越大對限制乳房晃動的效果越好。所得到的面料拼接對運(yùn)動文胸的量化影響分析結(jié)果，可用于指導(dǎo)高性能運(yùn)動文胸的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動文胸;面料拼接;三維動態(tài)捕捉;乳房位移

Abstract：In order to reveal the influence of sports bra after fabric splicing on the breast vibration restriction， and improve the supporting performance of the bra on the breast under the motion state， 16 sports bras designed were chosen as the objects， and six subjects were selected in the experiment. The displacement data of markers of human breast wearing bra samples with different fabric splicing were captured by the 3D motion capture device under different motion intensity， and the effects of fabric splicing on breast vibration restriction were analyzed. The experimental results demonstrated： The segmentation method of shoulder strap a+ side panel had the best effect on the limitation of breast vibration， and the reduction amount as in [0.02， 0.88] cm. In this segmentation mode， the reduction amount of the displacement of the markers on the breast by the high-strength spliced fabric was [1.10， 5.95] cm， and the greater the elastic recovery rate of the fabric， the better the effect of the breast vibration restriction. The quantitative effect results of fabric splicing on the sports bra can be used to design high-performance sports bras.

Key words：sports bra; fabric splicing; 3D motion capture; breast displacement

運(yùn)動文胸是針對女性運(yùn)動而設(shè)計(jì)的特殊型文胸，有著良好的胸部承托和防止乳房大幅度位移的作用，從而達(dá)到穩(wěn)定胸部形態(tài)的效果。吳志明等[1]和李勝楠等[2]從熱濕舒適性和壓力舒適性理論出發(fā)對運(yùn)動胸衣進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，針對不同區(qū)域選擇不同的結(jié)構(gòu)和面料。徐佩等[3]通過主觀評測獲得人體各個(gè)部位的冷敏感強(qiáng)度和出汗強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以此為依據(jù)對貼體內(nèi)衣進(jìn)行分區(qū)。以上研究采用不同方式進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，但都沒有對分區(qū)后的效果進(jìn)行驗(yàn)證。郭一菲[4]根據(jù)熱濕舒適性對保暖內(nèi)衣進(jìn)行分區(qū)面料拼接設(shè)計(jì)，利用主觀評價(jià)進(jìn)行效果評測。翟無憂[5]對瑜伽服進(jìn)行結(jié)構(gòu)分區(qū)面料替換設(shè)計(jì)，利用虛擬試穿系統(tǒng)進(jìn)行效果評測。上述兩項(xiàng)研究雖然都對分區(qū)設(shè)計(jì)后的效果進(jìn)行驗(yàn)證，但都沒有在真人實(shí)際情況下進(jìn)行檢測。因此，本研究根據(jù)胸部的晃動情況對運(yùn)動文胸進(jìn)行面料拼接分區(qū)設(shè)計(jì)，并利用三維動態(tài)捕捉儀獲得真人在運(yùn)動過程中乳房標(biāo)記點(diǎn)的位移，以此來評測其效果，為高性能運(yùn)動文胸設(shè)計(jì)與開發(fā)提供依據(jù)和參考。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 面料性能測試及分析

1.1.1 面料的壓力舒適性參數(shù)

服裝壓力是評價(jià)運(yùn)動功能的指標(biāo)，主要通過織物的延伸性來保證，一般與針織面料的拉伸彈性和回復(fù)性相關(guān)[6]。使用彈性測量設(shè)備獲得面料的彈性性能，對每一塊面料各裁3塊縱向和橫向試樣，尺寸為30 cm×5 cm。因設(shè)備兩側(cè)會夾住一部分，故有效尺寸為20 cm×5 cm。開始測試前要先設(shè)定實(shí)驗(yàn)參數(shù)：預(yù)設(shè)張力1 N、預(yù)定負(fù)荷5 N、停置時(shí)間1 min等;然后，分別測量每塊面料的經(jīng)緯向性能，每塊測量3次并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)束后換下一塊面料。面料彈力性能參數(shù)見表1。

1.1.2 面料性能分析

面料7為市面上廣受大眾歡迎、銷量最高的運(yùn)動文胸的拆解面料。面料4與面料7的性能測試結(jié)果最接近，因此，選擇面料4為運(yùn)動文胸的主面料。人體在后背部、前胸中部和腋窩下部出汗程度較強(qiáng)[7]，面料3上有小洞，可以提高透氣排汗能力，且與面料4性能接近，因此，選擇面料3為運(yùn)動文胸的里料。面料1、2、5、6為拼接面料，其經(jīng)緯向的彈性回復(fù)率都優(yōu)于主面料4。

1.2 實(shí)驗(yàn)樣衣設(shè)計(jì)

對胸部進(jìn)行受力分析發(fā)現(xiàn)，乳房的重力作用和胸大肌所受到的力一起促進(jìn)了乳房的運(yùn)動，要限制乳房的晃動就是要提供一個(gè)力來牽引乳房抵制乳房的重力和胸大肌所受到的力。進(jìn)一步研究其晃動特征發(fā)現(xiàn)，乳房的晃動會隨著運(yùn)動速度的增加而加劇，速度太大還可能會引起乳房疼痛。并且，乳點(diǎn)及乳房外側(cè)區(qū)域因受到手臂擺動的影響位移量較大，有研究指出下胸部最大伸長率達(dá)到48.5%[8]。因此，設(shè)計(jì)在肩帶處拼接高強(qiáng)度面料增強(qiáng)向上的拉力，在乳房側(cè)片區(qū)域拼接高強(qiáng)度面料限制其晃動。具體有以下4種款式，灰色區(qū)域?yàn)槠唇用媪系牟课?，見圖1。

1.3 動態(tài)位移實(shí)驗(yàn)

1.3.1 實(shí)驗(yàn)用品

根據(jù)上述款式制作運(yùn)動文胸，分兩組進(jìn)行：1組為只分割不替換拼接面料，有4種分割方式（無分割、側(cè)片分割、肩帶分割、肩帶+側(cè)片分割），共4件樣衣。2組為分割后替換拼接4種不同面料（面料1、2、5、6），每種面料均有3種分割方式（側(cè)片、肩帶、肩帶+側(cè)片分割），共12件樣衣。1組和2組共需制作16件實(shí)驗(yàn)樣衣。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)受試者

女性在青春期以后，乳房逐漸成熟且定型[9]。選擇身高為（160±2） cm，體重在（45±2） kg，上下胸圍差值在10 cm內(nèi)的6名在校女大學(xué)生作為受試者，具體數(shù)據(jù)見表2。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)儀器采用三維動態(tài)捕捉系統(tǒng)（QUALISYS， Sweden），其原理是通過捕捉并記錄marker球的三維坐標(biāo)來獲取特征點(diǎn)的運(yùn)動數(shù)據(jù)。結(jié)合QUALISYS動作捕捉系統(tǒng)的跟蹤管理軟件QTM，可以高頻率實(shí)時(shí)地精確捕捉物體的運(yùn)動。

1.3.3 實(shí)驗(yàn)過程

人體在運(yùn)動過程中，乳房以乳點(diǎn)的運(yùn)動幅度最大[10]。本研究確定了16個(gè)胸部標(biāo)記點(diǎn)并編號1～16，標(biāo)記點(diǎn)位置如表3所示。選擇編號5～16共12個(gè)為胸部測量點(diǎn)，編號1～4用于坐標(biāo)系的建立。

確定胸部標(biāo)記點(diǎn)后，按照下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

a）受試者穿著運(yùn)動文胸樣衣1，并按表3所示位置在體表粘貼16個(gè)反光球;

b）受試者進(jìn)入捕捉區(qū)域，呈站立姿勢并保持穩(wěn)定，采集30 s的標(biāo)記點(diǎn)靜態(tài)坐標(biāo);

c）受試者在跑步機(jī)上以4 km/h的速度跑步，在持續(xù)行走1 min狀態(tài)穩(wěn)定后，開始采集標(biāo)記點(diǎn)的坐標(biāo)，時(shí)長為3 min，數(shù)據(jù)采集完成后安排受試者休息2 min;

d）按照步驟c）的操作，依次讓受試者完成以6、8、10 km/h的速度在跑步機(jī)上跑步，完成步驟后受試者休息5 min;

e）更換運(yùn)動文胸樣衣2，按照步驟c）和d）的操作，開始下一組樣衣跑步實(shí)驗(yàn)，每個(gè)受試者需要穿著16件運(yùn)動文胸，共計(jì)16組實(shí)驗(yàn);

f）受試者完成跑步實(shí)驗(yàn)后，下一名受試者重復(fù)上述步驟。

2 結(jié)果與分析

由于左右兩側(cè)乳房的標(biāo)記點(diǎn)具有對稱性，因此對乳點(diǎn)、乳點(diǎn)上下左右側(cè)點(diǎn)、乳房最外側(cè)點(diǎn)這6對標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)。結(jié)果顯示，左右兩側(cè)的位移變化具有顯著性差異，右側(cè)乳房明顯大于左側(cè)。這是因?yàn)榻^大多數(shù)人體左右側(cè)乳房形態(tài)存在差異，一側(cè)乳房會偏大。但乳房兩側(cè)的移動規(guī)律是相似的，所以下文均選用右側(cè)乳房進(jìn)行研究。

2.1 分割方式對標(biāo)記點(diǎn)位移影響

圖3為6名受試者穿著不同分割方式運(yùn)動文胸跑步（10 km/h）時(shí)，乳房標(biāo)記點(diǎn)在不同方向上的移動量?？梢园l(fā)現(xiàn)，肩帶分割在X軸（上下方向）、Y軸（左右方向）和Z軸（前后方向）上位移比無分割方式依次大[2.10，4.50]、[0.50，1.20]、[0.25，0.83]cm，沒有起到更好的效果。側(cè)片分割在X、Y、Z軸的效果都與無分割相近，在個(gè)別點(diǎn)位移減少，在[0.05，0.24]cm之間。肩帶+側(cè)片分割在X、Y軸都對乳房晃動有較好的效果，分別比無分割方式的位移減少了[0.02，0.30]cm和[0.37，0.88]cm，在Z軸上乳房最外側(cè)點(diǎn)、乳點(diǎn)上側(cè)、內(nèi)側(cè)點(diǎn)處沒有效果。其在Y軸上的效果最好，可能是因?yàn)閄軸的位移較大，分割所起到的作用有限。

2.2 面料拼接對標(biāo)記點(diǎn)位移影響

圖4為6名受試者穿著肩帶+側(cè)片分割方式、差異化面料拼接運(yùn)動文胸跑步（10 km/h）時(shí)，乳房標(biāo)記點(diǎn)在不同方向上的移動量。可以發(fā)現(xiàn)，從X軸和Y軸上看，乳點(diǎn)內(nèi)側(cè)點(diǎn)的波動區(qū)間最大，分別為[1.95，5.92]cm和[1.49，4.38]cm。乳房最外側(cè)點(diǎn)的波動區(qū)間最小，分別為[5.30，7.95]cm和[2.52，3.08]cm。這可能是由于乳房最外側(cè)點(diǎn)位于拼接面料內(nèi)所受到的牽引力大，限制其移動故而位波動區(qū)間小。而乳點(diǎn)內(nèi)側(cè)點(diǎn)距離拼接位置最遠(yuǎn)，所受到的牽引力較小故而波動區(qū)間大。在Z軸上卻與之不同，乳點(diǎn)內(nèi)側(cè)點(diǎn)的波動性最小在[1.10，1.51]cm，乳點(diǎn)的波動性最大在[1.06，2.34]cm，但此時(shí)乳房各點(diǎn)的波動性普遍較小在[1.07，2.95]cm。

不同面料拼接在不同方向上的作用效果是相同的，都對限制乳房晃動有明顯的作用，其從強(qiáng)到弱依次為：面料1>面料2>面料5>面料6，說明拼接彈性回復(fù)率越大的面料對乳房的限制效果越好，并且在X、Y、Z軸上效果依次減弱。

2.3 不同運(yùn)動速度下面料拼接對標(biāo)記點(diǎn)位移的影響

因X軸的位移量最大，所以觀察穿著肩帶+側(cè)片分割且拼接不同面料的運(yùn)動文胸跑步（4、6、8、10 km/h）時(shí)，各點(diǎn)在X軸的位移量，見圖5。發(fā)現(xiàn)在4、6、8、10 km/h下乳房各點(diǎn)的整體位移波動區(qū)間依次在[1.21，2.36]、[1.24，3.47]、[0.96，8.64]cm和[1.95，9.59]cm，說明乳房上各標(biāo)記點(diǎn)的位移隨運(yùn)動速度的增加而增加。

在4～8 km/h期間，4種面料之間的差異性逐漸拉大，限制乳房晃動的效果呈現(xiàn)線性增長。10 km/h時(shí)4種面料的差異性又逐漸變小，限制效果有所減弱。說明拼接高強(qiáng)度面料后可以對乳房的晃動起到限制作用，但其作用效果有限。以拼接1號面料為例，其在4、6、8、10 km/h的位移量依次比主面料減少了[0.02，0.50]、[1.05，1.83]、[1.69，3.35]cm和[1.43，2.43]cm。

3 結(jié) 論

利用三維動態(tài)捕捉儀獲取受試者穿著運(yùn)動文胸時(shí)乳房標(biāo)記點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)，分析差異化面料拼接對乳房晃動束縛的影響。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)論顯示：肩帶分割對限制乳房晃動沒有效果，側(cè)片分割和無分割的作用效果接近，肩帶+側(cè)片分割的作用效果最好。并且在Y軸的效果最好，其次是X軸，在Z軸的效果最差。

在此基礎(chǔ)上拼接高強(qiáng)度面料后均對限制乳房晃動有作用，并且拼接彈性回復(fù)率越大的面料效果越好。隨著運(yùn)動速度的增加，乳房上各點(diǎn)的位移也逐漸增加。在48 km/h內(nèi)，限制效果呈現(xiàn)線性增長，10 km/h限制效果有所減弱，說明差異化面料拼接對乳房的束縛作用是有限的。通過量化分析了差異化面料拼接對運(yùn)動文胸影響的客觀評價(jià)，顯示了差異化面料拼接在運(yùn)動文胸設(shè)計(jì)中的必要性，其結(jié)果可用于指導(dǎo)高性能運(yùn)動文胸的設(shè)計(jì)。

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