基于人體生理指標(biāo)的皮膚風(fēng)衣穿著舒適性評(píng)價(jià)

王旭 馮向偉 代萌婷 賈笑婭 趙慧

摘 要：為了改善皮膚風(fēng)衣的穿著舒適性，研究通過調(diào)整局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、增加通風(fēng)開口、拼接透氣性面料等方式，設(shè)計(jì)并制作了18件皮膚風(fēng)衣。邀請(qǐng)10名女性志愿者參與實(shí)驗(yàn)，利用運(yùn)動(dòng)心肺功能測(cè)試儀和紅外測(cè)溫儀對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中志愿者的生理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)心率、呼吸頻率和體表溫度的變化情況評(píng)估各款樣衣的穿著舒適性。研究表明，采用直筒袖、棒球領(lǐng)等開口設(shè)計(jì)方式，在前胸、后育克線等部位增設(shè)通風(fēng)開口，適當(dāng)增加腋下、前胸和后育克線等部位鏤空面料的拼接面積，采用網(wǎng)眼較大的針織面料進(jìn)行拼接設(shè)計(jì)，均可以有效提升皮膚風(fēng)衣的穿著舒適性。

關(guān)鍵詞：皮膚風(fēng)衣;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);穿著舒適性;心率;呼吸頻率

Abstract：In order to improve the wearing comfort of windbreaker jacket， 18 kinds of windbreaker jacket samples were designed and made by adjusting the local structure design， increasing ventilation opening， and employing permeable fabric for splicing. 10 female volunteers were invited to participate in the experiments. Cardio pulmonary function tester and infrared thermometer were used to measure the physiological indexes of the volunteers during movement process， and the wearing comfort performance of all the samples were evaluated according to the changes of heart rate， breathing rate and body surface temperature of the volunteers. The results showed that all of the methods mentioned above can help improve the wearing comfort of windbreaker jacket， including opening design in the form of straight cylinder sleeve and baseball collar， ventilation openings at chest and back yoke line areas， appropriate increase of splicing area at underarm area， front chest and back yoke line area using hollow fabric， and splicing design with large mesh knitted fabrics.

Key words：windbreaker jacket; structural design; wearing comfort; heart rate; breathing rate

近年來，隨著人們防曬意識(shí)的增強(qiáng)，皮膚風(fēng)衣作為一種新興的戶外運(yùn)動(dòng)防曬方式逐漸走進(jìn)大眾的視野。該產(chǎn)品具有極輕的重量，良好的透氣性，舒適的接觸感，同時(shí)具備一定的防風(fēng)性、拒水性，猶如人體一層薄薄的皮膚，因此被稱為皮膚風(fēng)衣，又稱防曬衣[1]。目前，隨著國(guó)內(nèi)皮膚風(fēng)衣市場(chǎng)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、防曬指數(shù)不達(dá)標(biāo)、功能性不足、穿著悶熱、透氣性差、出汗易產(chǎn)生黏體感等問題始終困擾著廣大消費(fèi)者的穿著舒適性和消費(fèi)感受，一定程度上影響了皮膚風(fēng)衣市場(chǎng)的健康發(fā)展。為了突破這些技術(shù)難題，近年來相關(guān)學(xué)者主要針對(duì)皮膚風(fēng)衣面料的功能性、服用性能等方面進(jìn)行研究[2-4]，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)也不斷在面料開發(fā)上尋求突破[5]。研究人員指出，皮膚風(fēng)衣面料要在文化創(chuàng)意指導(dǎo)下，不斷融入最新科技成果，要從服裝的顏色、款式、面料等不同方面進(jìn)行深入研究[6]。此外，在確保產(chǎn)品功能性的基礎(chǔ)上，如何通過調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，改善產(chǎn)品的穿著舒適性，激發(fā)消費(fèi)者的購(gòu)買力，也成為目前從業(yè)人員不斷思考的問題，然而近幾年來鮮有關(guān)于該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式的研究成果。

有關(guān)學(xué)者認(rèn)為，服裝的裸露程度、服裝內(nèi)的空氣層及服裝的開口部位等服裝結(jié)構(gòu)因素對(duì)服裝的散熱功能均會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響[7]。對(duì)于戶外服裝，可以通過服裝設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)（拉鏈、口袋、縫縫等）、服裝款式及高科技創(chuàng)新面料來提高服裝的舒適性能[8]。開口設(shè)計(jì)是人體與外界進(jìn)行熱量交換的一種重要途徑，針對(duì)性開口往往設(shè)計(jì)在前胸、腋下、背部及后腰這4個(gè)位置，在運(yùn)動(dòng)過程中，服裝開口有利于熱量交換[9]。服裝開口不僅可以根據(jù)人體出汗的生理部位、衣服內(nèi)空氣的流動(dòng)方向，還可以根據(jù)服裝內(nèi)空氣層的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)[10]。基于此，本文通過調(diào)整分割線位置，增加開口設(shè)計(jì)、拼接透氣性面料等方式，在人體容易出汗的不同區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)整，改善衣下環(huán)境，提高產(chǎn)品的散熱效果，從而提高成衣的穿著舒適性，設(shè)計(jì)并制作出18件（19款，其中一件是兩用袖）皮膚風(fēng)衣，并利用運(yùn)動(dòng)心肺功能測(cè)試儀和紅外測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)過程中人體著裝后的生理指標(biāo)，根據(jù)心率、呼吸頻率和體表溫度的變化情況，測(cè)評(píng)各款樣衣的優(yōu)缺點(diǎn)，探討改善皮膚風(fēng)衣穿著舒適性的有效結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，為相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)提供合理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，從而推動(dòng)皮膚風(fēng)衣市場(chǎng)的快速健康發(fā)展。

1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案

研究基于服裝的空氣流動(dòng)方式，分別從袖口設(shè)計(jì)、領(lǐng)口設(shè)計(jì)、開口設(shè)計(jì)、透氣性面料的拼接設(shè)計(jì)4個(gè)方面入手，采用調(diào)整領(lǐng)型結(jié)構(gòu)、袖型結(jié)構(gòu)、分割線位置、開口位置、拼接位置及材料等方式，在基本款的基礎(chǔ)上，按照表1中的產(chǎn)品對(duì)比方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，共制作出18件樣衣，款式見圖1。樣衣的尺碼為160/84A，胸圍為96 cm，衣長(zhǎng)為60 cm，周身腰部共收省8 cm，袖長(zhǎng)設(shè)為58 cm，袖口寬設(shè)為28 cm，所有的樣衣均在同一個(gè)版型基礎(chǔ)上進(jìn)行分割線的調(diào)整，并采用同一面料[22.2 dtex（20D）尼絲紡]進(jìn)行縫制。

2 實(shí) 驗(yàn)

相較于物理評(píng)價(jià)方法，基于人體生理指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法具有可以準(zhǔn)確模擬人體活動(dòng)的真實(shí)情況，測(cè)試結(jié)果可直接與服裝的實(shí)際使用情況相關(guān)聯(lián)，可直觀地反映出人體著裝后對(duì)環(huán)境的熱應(yīng)激等優(yōu)點(diǎn)[11]，但實(shí)驗(yàn)對(duì)象之間的生理指標(biāo)差異會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。為此，研究選擇10名志愿者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)各位志愿者穿著不同款式的樣衣在運(yùn)動(dòng)過程中表征出的各項(xiàng)生理指標(biāo)的平均值進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1 志愿者選擇及環(huán)境條件

研究邀請(qǐng)10名體型接近于160/84A的女性志愿者參與實(shí)驗(yàn)，年齡為18～22歲，平均身高為160 cm±2 cm，平均體重為48 kg±4 kg，身體狀況良好。在實(shí)驗(yàn)過程中，要求志愿者統(tǒng)一著裝，皮膚風(fēng)衣內(nèi)搭配純棉長(zhǎng)袖T恤，下身搭配運(yùn)動(dòng)褲和運(yùn)動(dòng)鞋。實(shí)驗(yàn)室溫度設(shè)置為27 ℃±2 ℃，相對(duì)濕度為50%±5%。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

為了獲取消費(fèi)者穿著皮膚風(fēng)衣的生理感受，評(píng)估運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下志愿者著裝后的穿著舒適性變化情況，實(shí)驗(yàn)采用CORTEX Metalyzer 3B運(yùn)動(dòng)心肺功能測(cè)試儀和便攜式紅外測(cè)溫儀檢測(cè)運(yùn)動(dòng)過程中人體的心率、呼吸頻率、體表溫度等生理指標(biāo)，見圖2。

2.3 實(shí)驗(yàn)方案

為了模擬日常生活中人體慢走、快走、慢跑、快跑4種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)分別選擇2、4、6、8 km/h 4種運(yùn)動(dòng)速度，分別以表2所示的運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并在運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體的各種生理指標(biāo)變化情況。

與此同時(shí)，選取腋下、后背、頸部3個(gè)溫度區(qū)域 （圖3），利用紅外測(cè)溫儀對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度測(cè)量，測(cè)試區(qū)域均為4 cm×4 cm的正方形。其中對(duì)于后背測(cè)量區(qū)域，分別在運(yùn)動(dòng)2 min、運(yùn)動(dòng)5 min、運(yùn)動(dòng)8 min、運(yùn)動(dòng)11 min后進(jìn)行溫度測(cè)量，采用不同階段的溫度差分析志愿者在休息期、慢跑階段、快跑階段和運(yùn)動(dòng)結(jié)束后的熱感變化情況，P1代表5 min與2 min溫度之差，P2代表8 min與2 min溫度之差，P3代表11 min與2 min溫度之差。對(duì)于腋下、頸部溫度的處理，實(shí)驗(yàn)采用運(yùn)動(dòng)前與運(yùn)動(dòng)后的溫度差來進(jìn)行分析。

3 討論與分析

3.1 對(duì)比組1——袖口設(shè)計(jì)對(duì)比

對(duì)比組1為直筒袖與收口袖的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，由圖4（a）和圖4（b）可知，在運(yùn)動(dòng)過程中，志愿者穿著兩種袖口設(shè)計(jì)方式的樣衣所表現(xiàn)出來的心率和呼吸頻率比較接近。相較而言，1′#收口袖樣衣的波動(dòng)幅度比1#直筒袖樣衣大，尤其當(dāng)運(yùn)動(dòng)到第8 min，即進(jìn)入快跑運(yùn)動(dòng)階段，收口袖樣衣測(cè)得的心率值和呼吸頻率均迅速上升，超過直筒袖的測(cè)試結(jié)果。分析認(rèn)為，當(dāng)人體進(jìn)入高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生過多的熱量，急需排汗時(shí)，直筒袖優(yōu)良的通風(fēng)效果有助于人體熱量散發(fā)，人體的生理指標(biāo)相對(duì)過度的比較平穩(wěn);相反，收口袖限制了熱量的及時(shí)散發(fā)，人體的生理不適感明顯增強(qiáng)，因而心率值和呼吸頻率迅速增大。

此外，觀察圖4（c）運(yùn)動(dòng)過程中背部的溫度變化差值可知，收口袖樣衣在各個(gè)階段運(yùn)動(dòng)前后的溫度差始終大于直筒袖樣衣，說明收口袖樣衣的衣下溫度比較高，人體的穿著舒適性較差。因此，對(duì)于袖型設(shè)計(jì)，皮膚風(fēng)衣適宜選用直筒袖的設(shè)計(jì)方式。

3.2 對(duì)比組2——領(lǐng)型設(shè)計(jì)對(duì)比

在對(duì)比組2中，1#立領(lǐng)樣衣和2#棒球領(lǐng)樣衣在心率、呼吸頻率和頸部溫度差指標(biāo)中均有一定的差異（圖5）。1#樣衣的各項(xiàng)指標(biāo)均高于2#樣衣，1#樣衣的心率和呼吸頻率波動(dòng)幅度也大于2#樣衣，尤其進(jìn)入快跑運(yùn)動(dòng)階段，1#樣衣的生理指標(biāo)明顯增大，人體生理不適感增強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)前后，1#樣衣的溫度升高差值是2#樣衣的2倍。由此可知，運(yùn)動(dòng)過程中，開口較大的棒球領(lǐng)設(shè)計(jì)方式有助于人體熱量的散發(fā)，在皮膚風(fēng)衣產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，應(yīng)該考慮適當(dāng)增大領(lǐng)部的開口面積。

3.3 對(duì)比組3——開口位置對(duì)比

在對(duì)比組3中，同樣的開口大小，不同開口位置的樣衣之間表現(xiàn)出的生理指標(biāo)有一定的差異（圖6），其中在后腰開口的4#樣衣和腋下開口的5#樣衣，心率、呼吸頻率和各個(gè)運(yùn)動(dòng)階段的溫度變化情況都比較高，而采用前胸斜向開口的7#樣衣和在后育克線處開口的6#樣衣的各項(xiàng)指標(biāo)比較低，采用后背斜向開口的3#樣衣的各項(xiàng)指標(biāo)居中。由此說明，在后腰和腋下部位做開口設(shè)計(jì)對(duì)服裝穿著舒適性的改善效果不佳，在前胸與后育克線位置進(jìn)行開口設(shè)計(jì)能夠較好地改善服裝的穿著舒適性能，后背斜向開口次之。分析認(rèn)為，人體在運(yùn)動(dòng)過程中，由于手臂遮擋，腋下的開口難以張開，與空氣進(jìn)行對(duì)流，無法及時(shí)將人體的熱量散發(fā)到衣外環(huán)境中，穿著舒適性較差，因而人體生理指標(biāo)波動(dòng)較大。后腰部位的開口沒有針對(duì)性地設(shè)計(jì)在人體容易出汗的區(qū)域，因而穿著舒適性也較差，相反，人體擺臂運(yùn)動(dòng)過程中，會(huì)帶動(dòng)前胸靠近腋窩位置和后育克線肩胛骨附近的面料發(fā)生形變，在此處做開口設(shè)計(jì)，易于開口張開，產(chǎn)生充分的空氣流通，從而改善服裝的穿著舒適性。因此，為了提高皮膚風(fēng)衣的穿著舒適性，推薦在前胸和在后育克線位置設(shè)計(jì)一定尺寸的開口，保證空氣流通。

3.4 對(duì)比組4——腋下拼接方式對(duì)比

分析對(duì)比組4腋下鏤空面料拼接面積和形狀的差異可以看出（圖7），在運(yùn)動(dòng)過程中，4款樣衣的各項(xiàng)指標(biāo)差異明顯。相較而言，在腋下片縱向增加鏤空長(zhǎng)度和面積的10#樣衣，在運(yùn)動(dòng)過程中的生理指標(biāo)變化最小，腋下片鏤空面積最小的8#樣衣次之，在腋下片和袖底片對(duì)應(yīng)位置同時(shí)做鏤空處理的9#樣衣和在腋下片橫向加寬鏤空面積的11#樣衣的生理指標(biāo)波動(dòng)明顯，心率和呼吸頻率在運(yùn)動(dòng)過程中普遍大于10#和8#樣衣，并且在高速運(yùn)動(dòng)階段，兩項(xiàng)指標(biāo)迅速增大，人體生理不適感增強(qiáng)。此外，對(duì)比運(yùn)動(dòng)前后的腋下溫度差值，9#和11#樣衣的溫度變化較大，說明腋下區(qū)域的散熱性不好，體表溫度升高明顯。由上可知，增大拼接部位的鏤空面積，可以改善散熱效果，但需選擇合適的鏤空面積，以及拼接位置和形狀。研究認(rèn)為，在腋下片和袖底片對(duì)應(yīng)位置同時(shí)拼接鏤空面料，運(yùn)動(dòng)過程中腋下的熱空氣相互對(duì)沖，鏤空面料相互接觸摩擦，一定程度上反而產(chǎn)生不適感，增加了熱感。對(duì)于11#樣衣，橫向增加鏤空面積，胳膊無法全部遮擋，不僅影響了美觀性，穿著舒適性改善效果也并不明顯。因此，為了提高皮膚風(fēng)衣的穿著舒適性，相同條件下，應(yīng)該首先考慮增大腋下鏤空面料的拼接面積，同時(shí)兼顧多方面的因素，根據(jù)實(shí)際需要，合理選擇拼接位置。

3.5 對(duì)比組5——拼接位置對(duì)比

研究對(duì)比組5鏤空面料不同拼接位置的差異，由圖8可知，同樣的鏤空面積，拼接在腋下的8#樣衣各項(xiàng)生理指標(biāo)的波動(dòng)情況普遍小于其他幾款樣衣，其次是拼接在后育克線位置的15#樣衣，說明在腋下和后育克線位置進(jìn)行鏤空面料的拼接設(shè)計(jì)，可以有效改善人體的穿著舒適性。相反，在后頸、后腰和肩部進(jìn)行拼接的14#、16#和17#樣衣的生理指標(biāo)隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，波動(dòng)比較明顯，運(yùn)動(dòng)前后腋下的溫度差值也比較大，由此說明，這3種拼接方式不利于汗液的蒸發(fā)和空氣對(duì)流，運(yùn)動(dòng)前后人體的生理指標(biāo)變化較大，穿著舒適性較差。在前胸部位進(jìn)行兩種方式拼接設(shè)計(jì)的12#和13#樣衣生理指標(biāo)的變化情況居中。因而，對(duì)于鏤空面料的拼接設(shè)計(jì)，在相等條件下，優(yōu)先考慮將鏤空面料拼接在腋下片，其次是靠近腋窩的后背和前胸區(qū)域，后頸、后腰與肩部的拼接效果較差。

3.6 對(duì)比組6——拼接面料對(duì)比

目前，市場(chǎng)上皮膚風(fēng)衣常用的鏤空面料主要有激光雕鏤面料和針織網(wǎng)眼面料兩種。在對(duì)比組6中，對(duì)比兩種材料的各項(xiàng)生理指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，采用激光雕鏤面料的8#樣衣的波動(dòng)性普遍大于采用針織網(wǎng)眼面料的18#樣衣（圖9），這是由于針織網(wǎng)眼面料的網(wǎng)眼空隙比較大，組織結(jié)構(gòu)疏松，透氣性、透濕性、散熱性優(yōu)良，因而樣衣的穿著舒適性良好。

4 結(jié) 論

皮膚風(fēng)衣作為一種戶外運(yùn)動(dòng)服裝，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案需要符合穿著舒適性的要求。為此，本研究設(shè)計(jì)制作了18件不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式的樣衣，通過監(jiān)測(cè)人體著裝后生理指標(biāo)的變化情況，對(duì)不同領(lǐng)型、袖型、開口位置、拼接方式及位置、拼接面料的皮膚風(fēng)衣進(jìn)行穿著舒適性評(píng)價(jià)，探尋提高皮膚風(fēng)衣穿著舒適性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，主要得出以下結(jié)論：

a）在開口設(shè)計(jì)方式上，可適當(dāng)增大開口面積，采用直筒袖設(shè)計(jì)代替收口袖設(shè)計(jì)，領(lǐng)型采用棒球領(lǐng)設(shè)計(jì)。

b）在開口設(shè)計(jì)的位置選擇上，可優(yōu)先考慮胸部和后育克線部位。

c）在透氣性面料的拼接方式上，確保不影響美觀性的前提下，可適當(dāng)增大拼接面積，并優(yōu)先考慮在腋下、前胸和后育克線等部位進(jìn)行拼接。

d）在透氣面料的選擇上，可用針織網(wǎng)眼面料代替激光雕鏤面料。

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