基于體溫傳感器的騎行褲舒適性研究

翁銘鈺，王燕珍，王凱儀，沈 瑩，鄒佳航

（上海工程技術(shù)大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，上海 201620）

低碳出行是一個(gè)流行話題，現(xiàn)在，越來越多的人愛上了騎行，也有很多人組團(tuán)或者帶著全家人去海南環(huán)島騎行。騎行是一個(gè)既低碳又能鍛煉身體的運(yùn)動(dòng)，深受大家的喜愛，騎行褲隨著這一運(yùn)動(dòng)而誕生，其舒適性也成為購買騎行褲的標(biāo)準(zhǔn)之一。參考李聰?shù)萚1]研究，得知目前對騎行褲這方面的研究還不多，有關(guān)騎行褲舒適性方面的研究成果不多。所以，本實(shí)驗(yàn)針對騎行褲舒適性這一問題展開，通過壓力傳感器和熱濕傳感器來測試每個(gè)部位的壓力和熱濕數(shù)據(jù)，并及時(shí)填寫主觀壓感和熱濕評價(jià)表。根據(jù)壓力和熱濕數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀實(shí)驗(yàn)分析，并結(jié)合主觀評價(jià)進(jìn)行總結(jié)。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 實(shí)驗(yàn)對象

實(shí)驗(yàn)對象為一名體型勻稱、生長發(fā)育正常的女大學(xué)生，身高156.1 cm，體重54.3 kg，年齡19歲，下肢4個(gè)部位數(shù)值如表1所示。測試之前，已提前告知實(shí)驗(yàn)對象測試方法、測試目的及需要注意的地方，并在其自愿的情況下開展實(shí)驗(yàn)。

表1 實(shí)驗(yàn)對象下肢各部位數(shù)值

1.2 環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)環(huán)境：恒溫恒濕氣候艙內(nèi)，溫度為（25±2）℃，相對濕度為（45±5）%，風(fēng)速為（0.2±0.2）m/s。

1.3 實(shí)驗(yàn)樣褲

實(shí)驗(yàn)樣褲為迪卡儂500系騎行短褲黑粉S碼，樣式如圖1所示。

1.4 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器有自行車（圖2）、FlexiForce壓力傳感器、壓力和熱濕傳感儀器。

圖1 迪卡儂500系騎行短褲黑粉樣式

2 人體穿著實(shí)驗(yàn)

2.1 測試點(diǎn)選擇

參考西安工程大學(xué)張同會(huì)等[2]的研究結(jié)果，測試的具體位置如圖3所示，選取W1、W2、W3、A1、H1、L1、L2、L3、L4這9個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量。在這9個(gè)點(diǎn)中，W1為前腰中點(diǎn)，W2為側(cè)腰部，W3為后腰，A1為腹部，H1為臀凸點(diǎn)，L1為大腿前中，L2為大腿內(nèi)側(cè)中，L3為大腿外側(cè)中，L4為大腿后側(cè)中。

圖3 壓力測試點(diǎn)

2.2 壓力測試

參考張同會(huì)等[2]基于騎行褲動(dòng)作分析的騎行褲壓力舒適性研究開展壓力測量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前，在實(shí)驗(yàn)對象的下肢標(biāo)記待測的9個(gè)測量點(diǎn)，讓實(shí)驗(yàn)對象穿著迪卡儂500系騎行短褲提前30 min進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，使其身體及心理適應(yīng)環(huán)境，以減小客觀壓力和生理指標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)誤差[3]。測量時(shí)，將FlexiForce壓力傳感器用膠帶粘在待測點(diǎn)，將FlexiForce壓力傳感器連接在壓力傳感儀器上與電腦設(shè)備連接，然后讓實(shí)驗(yàn)對象在自行車上以70 r/50 s的速度勻速騎行，記錄待測點(diǎn)50 s內(nèi)的壓力變化數(shù)據(jù)。

參考劉紅等[4]評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用霍莉Hollies五級標(biāo)尺作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，主觀感覺評價(jià)指標(biāo)分別為壓感強(qiáng)、壓感較強(qiáng)、壓感適中、壓感較弱、無壓感，評價(jià)等級為1～5，壓感等級對應(yīng)見表2。在實(shí)驗(yàn)前，已提前告知實(shí)驗(yàn)對象要在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行騎行褲熱濕等級評價(jià)，讓實(shí)驗(yàn)對象能準(zhǔn)確地辨別實(shí)驗(yàn)前后的感覺。

圖2 自行車

表2 主觀壓感心理評價(jià)五級標(biāo)尺

2.3 熱濕測試

實(shí)驗(yàn)前，提前在實(shí)驗(yàn)對象的下肢標(biāo)記待測的9個(gè)測量點(diǎn)，讓實(shí)驗(yàn)對象穿著迪卡儂500系騎行短褲提前30 min進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。測量時(shí)，將熱濕傳感器用膠帶粘在帶測點(diǎn)，將熱濕傳感器連接在熱濕傳感器儀器上與電腦設(shè)備連接，然后讓實(shí)驗(yàn)對象在自行車上以70 r/50 s的速度勻速騎行，記錄待測點(diǎn)50 s內(nèi)的熱濕變化數(shù)據(jù)。

參考徐翠芬等[5]的評價(jià)，主觀感覺評價(jià)指標(biāo)為熱濕感強(qiáng)、熱濕感較強(qiáng)、熱濕感適中、熱濕感較弱、無熱濕感。評價(jià)方式采用霍莉Hollies五級標(biāo)尺作為評價(jià)方式，評價(jià)等級為1～5，熱濕等級感覺對應(yīng)見表3。實(shí)驗(yàn)前，已提前告知實(shí)驗(yàn)對象要在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行騎行褲熱濕等級評價(jià)，讓實(shí)驗(yàn)對象能準(zhǔn)確地辨別實(shí)驗(yàn)前后的感覺。

表3 主觀熱濕心理評價(jià)五級標(biāo)尺

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 主觀評價(jià)分析

每次測試實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，實(shí)驗(yàn)對象都需及時(shí)對壓感和熱濕這兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分，得到主觀評價(jià)結(jié)果如 圖4所示。

圖4 主觀評價(jià)示意

3.1.1 主觀壓感評價(jià)

前腰中點(diǎn)、腹部、臀凸點(diǎn)壓感適中，側(cè)腰部、后腰部壓感較弱，大腿前中、大腿內(nèi)側(cè)中、大腿外側(cè)中、大腿后側(cè)中壓感較強(qiáng)，分析其原理，有可能是因?yàn)閭?cè)腰部和后腰部都是表面凹進(jìn)去的，與騎行褲接觸不多，所以壓感較弱。大腿前中、大腿內(nèi)側(cè)中、大腿外側(cè)中和大腿后側(cè)中壓感較強(qiáng)，是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)樣褲是騎行短褲，所以這個(gè)部位是騎行褲有較大彈力的地方，承受壓力較大。

3.1.2 主觀熱濕評價(jià)

前腰中點(diǎn)、側(cè)腰部、后腰部、大腿前中、大腿內(nèi)側(cè)中、大腿外側(cè)中、大腿后側(cè)中熱濕感適中，腹部、臀凸點(diǎn)熱濕感較強(qiáng)，分析其原理，可能是因?yàn)橥瓮裹c(diǎn)相較于其他部位是被騎行褲包住的地方，不和空氣接觸，所以熱濕感較強(qiáng)，而腹部是因?yàn)轵T自行車是勾著背騎行，腹部的運(yùn)動(dòng)量大，易出汗。其他部位適中是因?yàn)椴皇潜蝗〉模c空氣有大面積的接觸。

3.2 客觀評價(jià)分析

3.2.1 在自行車上以平均70 r/50 s的速度勻速騎行的壓力變化數(shù)據(jù)

參考陳曉娜等[6]的方法，繪制9個(gè)測試點(diǎn)壓力變化折線圖（圖5）。

圖5 9個(gè)測試點(diǎn)壓力變化數(shù)據(jù)

由圖5可知，9個(gè)測試點(diǎn)中W1、L1、L2、L3、L4壓力值極大，A1壓力值較大，W3壓力值較小，而H1、W2壓力值小。其中，A1、W1壓力值相對穩(wěn)定，W2、W3開始起伏大，W3壓力值變化最大，L1、L2、L3、L4壓力值變化比較穩(wěn)定，其中，L1、L3變化相似，L2、L4壓力變化有些許相似，H1壓力值最小，變化全程起伏都很大。原因可能是W1、L1、L2、L3、L4分別是前腰中點(diǎn)、大腿前中、大腿內(nèi)側(cè)中、大腿外側(cè)中、大腿后側(cè)中，是短款騎行褲彈性最大的地方，所承受的壓力最大。W3對應(yīng)的腹中部位也是被短款騎行褲彈性大的地方蓋住，但有可能是因?yàn)楦共恳蚋┥淼膭?dòng)作減小了一點(diǎn)壓力，所以承受的壓力較大，而H1、W2部位分別對應(yīng)臀凸點(diǎn)和側(cè)腰部，所承受壓力值較小的原因有可能是側(cè)腰部是凹起來的，所以接觸面積較小，壓力值不大，而臀凸點(diǎn)壓力值最小有可能是因?yàn)橥瓮裹c(diǎn)部位面料對其壓力不大。腹部和前腰中點(diǎn)基本上在騎行過程中動(dòng)作變化不大，所以壓力值變化相對穩(wěn)定，側(cè)腰部和后腰部可能由于動(dòng)作幅度稍微用力，開始的壓力變化幅度大。

3.2.2 在自行車上以平均70 r/50 s的速度勻速騎行的熱濕變化數(shù)據(jù)

9個(gè)測試點(diǎn)熱濕變化數(shù)據(jù)如圖6所示。

圖6 熱濕變化數(shù)據(jù)

由圖6可知，A1的前后濕度變化最大，腹部出汗更多，L3溫度前后變化最大，其次是L1、L4、W2較大，H1、L2、W3前后溫度變化較小，而A1、W1溫度前后變化不大。大腿外側(cè)中溫度變化最大，可能是因?yàn)轶w表溫度低，所以運(yùn)動(dòng)起來溫度升高，大腿前中、大腿后側(cè)中、側(cè)腰部體表溫度不是很低，所以溫度升高不是特別明顯，而臀凸點(diǎn)、大腿內(nèi)側(cè)中、后腰部體表溫度不低，所以運(yùn)動(dòng)過后溫度變化不大，而腹部和前腰中點(diǎn)體表溫度高，所以運(yùn)動(dòng)溫度變化差不明顯。

4 結(jié)語

本實(shí)驗(yàn)研究了短款騎行褲對人體壓力和熱濕舒適性的影響，通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到以下結(jié)論。

（1）通過壓感主觀評價(jià)和壓感實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，在前腰中點(diǎn)和腹部雖然客觀壓力值大，但是主觀評價(jià)卻是壓感適中，在大腿前中、大腿內(nèi)側(cè)中、大腿外側(cè)中、大腿后側(cè)中的客觀壓力值大和主觀壓感較強(qiáng)，其他部位壓力值弱，壓感較弱或適中。其他部位符合壓力大、壓感強(qiáng)的邏輯，只有前腰中點(diǎn)和腹部主觀和客觀不一致，說明在騎行褲的研究和生產(chǎn)中，前腰中點(diǎn)和腹部對壓力的承受度高，對于大腿中的壓力承受度低，今后在研究開發(fā)中可以適當(dāng)減少其壓力。

（2）通過熱濕主觀評價(jià)和熱濕實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，在主觀熱濕評價(jià)中，除了臀凸點(diǎn)和腹部熱濕感較強(qiáng)，其他部位熱濕感適中。但是在濕度測試數(shù)據(jù)中，只有腹部的濕度變化大，在熱度測試中，腹部溫度變化幅度小，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示越靠近器官的部位溫度變化越小，可能由于體表溫度越高，運(yùn)動(dòng)過后溫度差越小。所以，今后在研究開發(fā)騎行褲時(shí)，要多注意關(guān)于面料的選擇。