基于可穿戴傳感器的軀干參考點(diǎn)選取分析

陳玲　江紅霞　劉基宏

摘要： 為探究不同參考點(diǎn)是否滿(mǎn)足軀干參考對(duì)象的選取條件，將軀干參考點(diǎn)劃分為兩種，分別為胸骨上切跡點(diǎn)和劍突點(diǎn)。本研究讓受試者穿著6款不同支撐強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)文胸，利用加速度傳感器捕捉著裝狀態(tài)下軀干點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。通過(guò)SPSS軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求取人體在跑步狀態(tài)下兩種軀干點(diǎn)合加速度的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、方差、平均絕對(duì)值及極差，從而有效地選取軀干參考點(diǎn)。結(jié)果顯示：運(yùn)動(dòng)文胸支撐強(qiáng)度不會(huì)影響軀干參考對(duì)象的選取，當(dāng)選取胸骨上切跡點(diǎn)作為軀干參考對(duì)象，軀干運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)波動(dòng)更小，更加穩(wěn)定。本研究可為加速度傳感器應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)文胸中判斷參考點(diǎn)的選取提供數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞： 運(yùn)動(dòng)文胸;軀干參考點(diǎn);支撐強(qiáng)度;加速度傳感器;運(yùn)動(dòng)狀態(tài);合加速度

中圖分類(lèi)號(hào)： TS941.17文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)： 10017003（2022）04005207

引用頁(yè)碼： 041108DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2022.04.008（篇序）

隨著體育運(yùn)動(dòng)發(fā)展和健身意識(shí)的增強(qiáng)，越來(lái)越多的女性開(kāi)始意識(shí)到在運(yùn)動(dòng)中保護(hù)乳房健康的重要性，與此同時(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)文胸的需求也在增加[1]。運(yùn)動(dòng)文胸是女性在運(yùn)動(dòng)時(shí)穿著的專(zhuān)門(mén)內(nèi)衣，相對(duì)于普通文胸，運(yùn)動(dòng)文胸可以有效減少女性在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中乳房運(yùn)動(dòng)幅度，從而起到保護(hù)乳房的作用[2]。因此，乳房動(dòng)態(tài)位移成為判斷運(yùn)動(dòng)文胸對(duì)其保護(hù)作用的一個(gè)重要參數(shù)。

大多數(shù)研究通過(guò)計(jì)算乳房運(yùn)動(dòng)相對(duì)軀干運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的位移差值，從而得到乳房位移數(shù)據(jù)[3]。乳房運(yùn)動(dòng)通常由乳頭點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)代替整個(gè)乳房運(yùn)動(dòng)，在選取軀干運(yùn)動(dòng)參考點(diǎn)的時(shí)候，不同的研究中會(huì)選取不同的軀干點(diǎn)。因此，選取軀干參考點(diǎn)成為計(jì)算乳房位移的重中之重。近年來(lái)，大部分在軀干參考點(diǎn)劃分上的研究主要為兩種參考點(diǎn)。第一，選取胸骨上切跡記點(diǎn)（Suprasternal Notch，SN）[4-7]。例如，李上校等[4]參考王方圓等[5]的軀干選取方式，認(rèn)為選取SN點(diǎn)相對(duì)較穩(wěn)定，可以代表軀干的運(yùn)動(dòng)，以乳房點(diǎn)位移和速度的絕對(duì)值減去SN點(diǎn)的相關(guān)值，獲得相對(duì)位移、速度，并由此計(jì)算出乳房各點(diǎn)的合速度;陳曉娜等[6]在探究文胸鋼圈對(duì)乳房位移影響研究中均選取SN點(diǎn)的位移代表軀干位移，B點(diǎn)（乳頭點(diǎn)）的位移代表乳房位移，獲得乳房相對(duì)位移分析鋼圈是否能有效提高文胸對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)女性乳房豎直位移的控制;Zhou等[3]總結(jié)了歷年的乳房運(yùn)動(dòng)位移研究，其中SN點(diǎn)位移可以代表軀干進(jìn)行乳房位移計(jì)算。這些研究都是主觀選取軀干參考對(duì)象，沒(méi)有進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。第二，選取劍突點(diǎn)（Xiphoid Process，XP）作為軀干參考點(diǎn)[7-8]。XP點(diǎn)為胸骨最尾點(diǎn)，鄭晶晶等[7]認(rèn)為SN點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到頭部運(yùn)動(dòng)的部分影響，所以選擇表皮運(yùn)動(dòng)影響較小的XP點(diǎn)作為軀干代表點(diǎn)，得到乳房位移百分比并結(jié)合主觀舒適性，分析文胸的防震效果;Michelle等[8]認(rèn)為軀干位移可以由XP點(diǎn)的位移表示，按照乳房位移減少率將乳房支撐劃分為低、中、高三個(gè)等級(jí)。

然而，這些研究對(duì)于軀干參考點(diǎn)的選擇都是主觀判定，沒(méi)有給予太多的實(shí)驗(yàn)證明，缺乏一定的科學(xué)性。由于參考點(diǎn)不同，所以不同實(shí)驗(yàn)中的乳房位移數(shù)據(jù)不具有可比性。因此，本研究綜合選取SN與XP兩種參考點(diǎn)，采用加速度傳感技術(shù)，檢測(cè)SN點(diǎn)與XP點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的x軸、y軸、z軸三個(gè)方向的加速度，合加速度可以用來(lái)描述人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[9]，從而分析兩種參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)劇烈程度及數(shù)據(jù)穩(wěn)定程度，這為選取運(yùn)動(dòng)劇烈程度低、數(shù)據(jù)更加規(guī)律穩(wěn)定的參考點(diǎn)來(lái)研究乳房運(yùn)動(dòng)提供了一個(gè)途徑。

1實(shí)驗(yàn)

1.1對(duì)象

本實(shí)驗(yàn)選擇8名體型接近的女性作為受試者，其平均年齡21歲，平均身高164.1 cm，平均體重55.6 kg，平均體質(zhì)量指數(shù)（BMI）為20.7 kg/m，平均上下胸圍差12.8 cm，由專(zhuān)業(yè)人員測(cè)量受試者的乳房基本信息。受試者在實(shí)驗(yàn)前填寫(xiě)問(wèn)卷調(diào)查，確保受試者身體狀況良好，無(wú)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等疾病，沒(méi)有接受過(guò)乳房手術(shù)，無(wú)妊娠史和哺乳史。在實(shí)驗(yàn)前告知受試者相關(guān)的測(cè)試流程及注意事項(xiàng)，受試者填寫(xiě)基本信息并簽訂研究?jī)?nèi)容知情同意書(shū)[10]，受試者基本信息如表1所示。

1.2樣本文胸

由于乳房位移測(cè)試中穿著不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)文胸，因此本研究選取6款不同支撐強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)文胸作為樣本，避免由于穿著文胸不同造成參考點(diǎn)的選取誤差。運(yùn)動(dòng)文胸樣品款式及編號(hào)如圖1所示，6款文胸的編號(hào)從1#～6#，文胸尺碼為同一尺寸75 B，上胸圍85～90 cm，下胸圍73～77 cm，適合大部分B/C乳房罩杯的女性穿著。為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，本實(shí)驗(yàn)選取運(yùn)動(dòng)文胸時(shí)盡力挑選主體材質(zhì)和款式不同的運(yùn)動(dòng)文胸。

表2詳細(xì)記錄了樣本文胸的主體面料、襯里、下圍帶及肩帶款式等信息。由表2可知，樣本文胸的主體材料主要由聚酯纖維與氨綸、棉與氨綸及錦綸與氨綸的配比而成，這些材料質(zhì)量輕，具有良好的彈性，墊板的材料都是100%聚酯纖維。

1.3測(cè)試原理及設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)用BWT901藍(lán)牙姿態(tài)傳感器（深圳維特智能科技有限公司）進(jìn)行測(cè)試，其內(nèi)置模塊為JY901型芯片，加速度計(jì)體積為15.24 mm×15.24 mm×2 mm。該加速度儀器由高精度的陀螺儀、加速度計(jì)、地磁場(chǎng)傳感器組成，在保證儀器收集數(shù)據(jù)的情況下，自動(dòng)求解出運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下物體的實(shí)時(shí)三軸加速度數(shù)據(jù)。一般情況下，加速度計(jì)的加速度精度為0.01 g，角度的靜態(tài)精度為0.05度，動(dòng)態(tài)精度為0.1度[10]。

為了確保速度計(jì)傳感器在收集數(shù)據(jù)時(shí)可以穩(wěn)定使用，并且數(shù)據(jù)傳輸不能中斷且有效，因此，在上位機(jī)與加速度計(jì)之間的數(shù)據(jù)傳輸選取藍(lán)牙2.0的方式進(jìn)行。

1.4測(cè)試

1.4.1校準(zhǔn)

在上位機(jī)軟件上選擇波特率為9 600，幀率10 Hz。實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)一般分為兩步：時(shí)間校準(zhǔn)和傳感器校準(zhǔn)。首先，讀取傳感器配置，點(diǎn)擊“校準(zhǔn)時(shí)間”選項(xiàng)完成時(shí)間校準(zhǔn)。其次，傳感器校準(zhǔn)中，將模塊保持水平靜止，點(diǎn)擊配置欄里的加速度校準(zhǔn)和磁場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)自動(dòng)去除加速度計(jì)的零偏與航向角的偏離。當(dāng)所有校準(zhǔn)完畢，則進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)。

1.4.2傳感器粘貼點(diǎn)位置

本研究總結(jié)前人的參考點(diǎn)選取將軀干參考點(diǎn)劃分為兩種，分別為SN點(diǎn)（胸骨角上切跡點(diǎn)）和XP點(diǎn)（劍突點(diǎn)），將藍(lán)牙姿態(tài)傳感器用膠帶固定在軀干參考點(diǎn)的位置，傳感器具體的粘貼位置如圖2所示。

1.4.3過(guò)程

實(shí)驗(yàn)在江南大學(xué)的氣候倉(cāng)中進(jìn)行，根據(jù)夏季人體最佳舒適感，選擇室溫為（23±0.5） ℃，室內(nèi)相對(duì)濕度為65%±3%，且風(fēng)速低于0.1 m/s。實(shí)驗(yàn)中會(huì)使用到一張桌子，兩臺(tái)電腦，一臺(tái)跑步機(jī)，剪刀，膠圈等實(shí)驗(yàn)用品。

測(cè)試者穿著統(tǒng)一的黑色長(zhǎng)褲和運(yùn)動(dòng)文胸，將傳感器粘貼在參考點(diǎn)上之后，在跑步機(jī)上以時(shí)速6 km/h進(jìn)行3 min的熱身。熱身結(jié)束后，打開(kāi)上位機(jī)與加速度計(jì)，確保上位機(jī)與加速度計(jì)處于連接狀態(tài);之后，實(shí)驗(yàn)者以時(shí)速10 km/h在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)3 min，在運(yùn)動(dòng)中，加速度計(jì)中的JY901芯片可以采集運(yùn)動(dòng)的加速度信息，這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送到上位機(jī);人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)被上位機(jī)完整地接收后，程序自動(dòng)保存數(shù)據(jù)。上位機(jī)與加速度傳感器之間的數(shù)據(jù)收集與傳輸如圖3所示。

當(dāng)一款運(yùn)動(dòng)文胸測(cè)試完成之后進(jìn)行3 min休息，等待受試者心率恢復(fù)到一定范圍內(nèi)，并且主觀認(rèn)為休息充分后開(kāi)始下一款文胸測(cè)試。

2結(jié)果處理與分析

2.1數(shù)據(jù)采集

加速度計(jì)的軸向向上為x軸，向左為y軸，垂直向外為z軸。當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，上軀干在x軸、y軸、z軸均會(huì)產(chǎn)生加速度數(shù)據(jù)，繞向加速度計(jì)z軸旋轉(zhuǎn)就是橫滾角，繞向加速度計(jì)y軸旋轉(zhuǎn)就是航向角。繞向加速度計(jì)x軸旋轉(zhuǎn)就是俯仰角。軀干在空間中的橫滾角、俯仰角及航偏角的加速度和角速度等數(shù)據(jù)，通過(guò)上位機(jī)中的編程軟件可以直接采集到。

在數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中，反復(fù)檢查測(cè)試者加速度計(jì)是否正確放置在標(biāo)記位置，并且測(cè)試者被要求上肢不允許碰到周?chē)娜魏挝矬w以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，上位機(jī)獲得的加速度計(jì)數(shù)據(jù)均按照相同的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

2.2結(jié)果分析

2.2.1合加速度的計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

為了消除傳感器放置位置和放置方向等外界條件對(duì)各個(gè)軸的影響，合加速度來(lái)描述人體的整體運(yùn)動(dòng)狀況[11]。合加速度的計(jì)算如下式所示。

本研究采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，控制測(cè)試者與運(yùn)動(dòng)文胸不變，對(duì)比SN點(diǎn)和XP點(diǎn)在x、y、z軸的加速度及合加速度中是否存在顯著差異。在顯著性檢驗(yàn)中，兩對(duì)獨(dú)立樣本的非參數(shù)檢驗(yàn)是在對(duì)總體分布不甚了解的情況下，通過(guò)對(duì)兩個(gè)獨(dú)立樣本的分析推斷兩總體分布是否存在差異，因此選用獨(dú)立樣本的K-S來(lái)檢驗(yàn)。如表3檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量所示，在兩種軀干參考點(diǎn)下，x、y、z軸及合加速度的累計(jì)概率的最大絕對(duì)值分別為0.27、0.21、0.24、0.28，并且概率p值均小于顯著性水平0.05。因此，認(rèn)為在兩種軀干參考點(diǎn)中軀干運(yùn)動(dòng)的加速度數(shù)據(jù)分布存在顯著性差異。

2.2.2合加速度的數(shù)據(jù)分析

合加速度將人體x軸、y軸、z軸的加速度變化集合為一矢量，合加速度可以反映人體運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，其值越大表明人體運(yùn)動(dòng)越劇烈[10]。如圖4所示，單個(gè)受試者穿著3#運(yùn)動(dòng)文胸在SN點(diǎn)和在XP點(diǎn)產(chǎn)生的合加速度數(shù)據(jù)圖，為了更清晰地觀察SN點(diǎn)和XP點(diǎn)的波峰變化，在每個(gè)圖中右上角均繪制了波峰波谷交替變化的循環(huán)放大圖。

從圖4可以看出，穿著3#運(yùn)動(dòng)文胸的軀干在SN點(diǎn)和在XP點(diǎn)的合加速度值，跑步是一個(gè)連續(xù)性動(dòng)作，軀干的運(yùn)動(dòng)頻率都是有規(guī)律的，在圖4中這兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的合加速度變化都是呈現(xiàn)波峰波谷依次交替現(xiàn)象，但是在波動(dòng)幅度及峰值上兩者有顯著差異。在SN點(diǎn)，合加速度值數(shù)據(jù)變化約0.75～2 g;在XP點(diǎn)，合加速度值在0～2.25 g變化，波動(dòng)范圍比較大。

如表4所示，對(duì)比了穿著不同運(yùn)動(dòng)文胸是否對(duì)軀干參考點(diǎn)的選取帶來(lái)影響，軀干點(diǎn)合加速度范圍與合加速度均值均為8名測(cè)試者運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的平均值，由此計(jì)算出每款運(yùn)動(dòng)文胸在跑步狀態(tài)下SN點(diǎn)和XP點(diǎn)的合加速度的數(shù)值范圍及均值等數(shù)據(jù)。

從表4中的合加速度數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)中穿著6件不同款式的運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣時(shí)，軀干在SN點(diǎn)的合加速度范圍是小于軀干XP點(diǎn)的合加速度范圍值。將這些數(shù)據(jù)求取平均值可以發(fā)現(xiàn)，軀干在SN點(diǎn)的合加速度均值也是小于軀干XP點(diǎn)的合加速度均值，這說(shuō)明不管穿著運(yùn)動(dòng)文胸的強(qiáng)度如何，在SN點(diǎn)的軀干運(yùn)動(dòng)明顯小于XP點(diǎn)的軀干運(yùn)動(dòng)，在XP點(diǎn)的軀干運(yùn)動(dòng)更為劇烈。因此，對(duì)于軀干參考點(diǎn)的選取不受運(yùn)動(dòng)文胸強(qiáng)度的影響。

2.2.3軀干參考點(diǎn)的穩(wěn)定性分析

合加速度的極差反映的是數(shù)據(jù)變化的最大范圍，同時(shí)合加速度的標(biāo)準(zhǔn)差、方差和平均偏差均反映加速度傳感器數(shù)據(jù)的離散程度[2];離散程度可以反映數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，離散程度越大，數(shù)據(jù)越不穩(wěn)定，反之?dāng)?shù)據(jù)越穩(wěn)定[2]。合加速度標(biāo)準(zhǔn)差、方差、平均偏差、極差的計(jì)算如下式所示。

式中：x為第i時(shí)刻采樣得到的合加速度信號(hào)值，x為所有時(shí)刻采樣數(shù)據(jù)的平均值，x、x為采集合加速度數(shù)據(jù)的最大值和最小值。

合加速度的極差、標(biāo)準(zhǔn)差、方差和平均偏差均用來(lái)反映SN點(diǎn)和XP點(diǎn)的軀干運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，在該點(diǎn)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性越高，說(shuō)明該點(diǎn)的軀干運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定，因此該點(diǎn)可以更好地代替軀干進(jìn)行乳房位移計(jì)算。由于SN點(diǎn)與XP點(diǎn)的穩(wěn)定性與文胸強(qiáng)度沒(méi)有關(guān)系，如圖5所示，圖5中的極差、標(biāo)準(zhǔn)差、方差和平均偏差均為8名測(cè)試者穿著6款運(yùn)動(dòng)文胸的軀干運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的平均數(shù)值，故從三個(gè)維度的加速度及合加速度的極差、標(biāo)準(zhǔn)差、方差和平均偏差來(lái)比較數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

在x（上下）方向上，SN點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差、平均絕對(duì)偏差及方差均小于1，XP點(diǎn)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差與方差均大于1，SN點(diǎn)的數(shù)據(jù)離散程度總體小于XP位置的數(shù)據(jù)離散程度;在y（左右）方向，SN點(diǎn)的離散數(shù)值均小于1，XP的離散數(shù)據(jù)均高于SN，這證明離散程度更大;在z（前后）方向上，SN的數(shù)據(jù)表現(xiàn)很穩(wěn)定，XP的極差值為1.64，數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度很大;從三個(gè)維度來(lái)看，XP位置的軀干數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差、平均絕對(duì)差、方差及極差均大于SN點(diǎn)數(shù)據(jù)。從兩點(diǎn)的合加速度角度分析，SN位置的軀干運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差、平均絕對(duì)偏差、方差及極差均小于XP，數(shù)據(jù)與三維方向數(shù)據(jù)趨勢(shì)一致，這意味將加速度傳感器放在人體XP位置獲得的軀干運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)更加離散，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差。同時(shí)，結(jié)合前面的均值數(shù)據(jù)分析，將加速度計(jì)放置在SN位置測(cè)得的軀干運(yùn)動(dòng)波動(dòng)更小，因此將加速度計(jì)放在SN位置得到的軀干運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定，SN點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)更加能代替軀干運(yùn)動(dòng)。

3結(jié)論

本文通過(guò)選取不同的軀干參考點(diǎn)，基于可穿戴傳感儀器對(duì)比受試者在跑步狀態(tài)下穿著不同運(yùn)動(dòng)文胸時(shí)參考點(diǎn)的穩(wěn)定性。

1） 運(yùn)動(dòng)文胸的支撐強(qiáng)度不會(huì)影響軀干參考點(diǎn)的選取。實(shí)驗(yàn)對(duì)比了穿著6款不同支撐強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)文胸在SN點(diǎn)和XP點(diǎn)的合加速度的數(shù)值范圍及均值，軀干在SN點(diǎn)的合加速度數(shù)據(jù)均小于軀干XP點(diǎn)的合加速度數(shù)據(jù)。對(duì)于不同的文胸支撐強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)文胸，SN點(diǎn)的軀干運(yùn)動(dòng)幅度都更小。

2） 選取SN點(diǎn)作為軀干參考點(diǎn)更加穩(wěn)定。分析對(duì)比了x、y、z三個(gè)維度的合加速度標(biāo)準(zhǔn)差、方差、極差和平均絕對(duì)偏差數(shù)據(jù)，SN位置的軀干運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差、平均絕對(duì)偏差、方差及極差均小于XP，這說(shuō)明相對(duì)于XP點(diǎn)，SN點(diǎn)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性更佳。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，由加速度傳感器獲得加速度數(shù)據(jù)分析得到軀干參考點(diǎn)的穩(wěn)定程度，從而選取軀干參考對(duì)象。在今后的運(yùn)動(dòng)位移研究中，需要驗(yàn)證軀干參考點(diǎn)是否穩(wěn)定并符合實(shí)驗(yàn)要求，從而使數(shù)據(jù)更加科學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李上校， 任景萍， 周興龍. 不同步頻下運(yùn)動(dòng)文胸對(duì)乳房運(yùn)動(dòng)特征及步態(tài)參數(shù)的影響[J]. 北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)， 2018， 41（1）： 82-88.

LI Shangxiao， REN Jingping， ZHOU Xinglong. Influence of sports bra on breast kinematic characteristics and the gait parameters under different stride frequencies[J]. Journal of Beijing Sport University， 2018， 41 （1）： 82-88.

[2]余越云， 吳志明. 運(yùn)動(dòng)文胸對(duì)乳房振幅影響因素的研究[J]. 絲綢， 2021， 58（3）： 51-57.

YU Yueyun， WU Zhiming. Research on the impact of sports bra on the amplitude of breast movements[J]. Journal of Silk， 2021， 58（3）： 51-57.

[3]ZHOU J， YU W， NG S P. Methods of studying breast motion in sports bras： A review[J]. Textile Research Journal， 2011， 81（12）： 1234-1248.

[4]李上校， 任景萍， 閆穎， 等. 行走過(guò)程中文胸對(duì)乳房運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的影響[J]. 北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)， 2014， 37（7）： 75-79.

LI Shangxiao， REN Jingping， YAN Ying， et al. The Influence of bra on breast’s kinematics parameters during walking[J]. Journal of Beijing Sport University， 2014， 37（7）： 75-79.

[5]王方圓. 基于位移與壓力的運(yùn)動(dòng)文胸舒適性研究[D]. 上海： 東華大學(xué)， 2013.

WANG Fangyuan. Study on the Comforts of Sports Bra by the Combination of Displacement and Pressure[D]. Shanghai： Donghua University， 2013.

[6]陳曉娜， 王二會(huì). 文胸鋼圈對(duì)乳房豎直位移的影響[J]. 紡織學(xué)報(bào)， 2019， 40（7）： 133-137.

CHEN Xiaona， WANG Erhui. Influence of bra underwire on vertical breast displacement[J]. Journal of Textile Research， 2019， 40 （7）： 133-137.

[7]鄭晶晶， 趙清瑤， 閻玉秀. 跑步運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)文胸對(duì)乳房振幅的影響[J]. 紡織學(xué)報(bào)， 2020， 41（3）： 130-135.

ZHENG Jingjing， ZHAO Qingyao， YAN Yuxiu. Effect of sports bra on breast displacement amplitude during running[J]. Journal of Textile Research， 2020， 41（3）： 130-135.

[8]NORRIS M， BLACKMORE T， HORLER B， et al. How the characteristics of sports bras affect their performance[J]. Ergonomics， 2021， 64（3）： 410-425.

[9]孫成開(kāi)， 梅先明， 徐佩佩， 等. 基于可穿戴加速度傳感器的人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別研究[J]. 現(xiàn)代絲綢科學(xué)與技術(shù)， 2019， 34（3）： 10-14.

SUN Chengkai， MEI Xianming， XU Peipei， et al. Research on human activity state recognition based on wearable accelerometer[J]. Modern Silk Science & Technology， 2019， 34（3）： 10-14.

[10]張俊杰， 孫光民， 李煜， 等. 基于加速度傳感器的上肢運(yùn)動(dòng)信息采集與姿態(tài)識(shí)別[J]. 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2017， 43（7）： 978-986.

ZHANG Junjie， SUN Guangmin， LI Yu， et al. Upper limb motion information acquisition and gesture recognition based on acceleration sensor[J]. Journal of Beijing University of Technology， 2017， 43（7）： 978-986.

Analysis of trunk reference point selection based on wearable sensorCHEN Linga， JIANG Hongxiab， LIU Jihonga（a.College of Textile Science and Engineering; b.School of Design， Jiangnan University， Wuxi 214028， China）

Abstract： In recent years， the participation degree of females in sports has increased significantly. At the same time， they begin to realize that it is very important to protect breast health during exercise. Therefore， the demand for sports bras is increasing step by step， and the market size of sports bras is also further expanding. The phenomenon of sagging breasts is easily caused by the vibration of the chest when females are running without wearinga bra. Sports bras designed to meet the needs of females during exercise can effectively reduce the vibration of the breast in the movement to protect its safety， thereby meeting people’s daily sport needs. Therefore， in most studies of sports bras， the amplitude of breast vibration is defined as breast displacement， which is regarded as an important parameter of sports bras for breast protection， and it is used to evaluate the protective effect of sports bra on the breast. As for females wearing a sports bra to run， the smaller the breast displacement， the better protection of the bra to the breast， and vice versa. In most studies， the breast displacement is calculated as the breast reference point displacement minus the trunk reference point displacement. The nipple point is often selected as the breast reference object， however， it is inconsistent with the selection of the trunk reference point. As for trunk reference points， most of them are selected based on subjective feelings， and there is no relevant data proof and basis. As a result， the breast displacement data of each research result cannot be compared for correlation.

In order to explore whether different reference points meet the selection conditions of trunk reference objects in the breast displacement study， so as to provide an experimental basis for the selection of trunk reference points， different trunk reference points were selected to compare the stability of reference points when subjects wore different sports bras to run based on wearable sensing instruments. Firstly， the trunk reference points were divided into suprasternal notch points and xiphoid process points， respectively by summarizing the selection of previous reference points. Secondly， the subjects were asked to wear six different sports bras and exercise at a normal running speed. The acceleration data generated by suprasternal notch point and xiphoid process point during human movement were collected by the Bluetooth attitude sensor. On this basis， SPSS software was used to process the trunk motion data to obtain the resultant acceleration range and mean value of the two points of reference for the trunk， which can reflect the intensity of human motion. The larger the value， the more intense the human movement， and vice versa. Whether the subjects wearing different styles of sports bras will affect the selection of reference points on the trunk was analyzed. After that， the mean， standard deviation， variance， mean absolute value and range of resultant acceleration of the trunk point in the running state of the human body were calculated and compared， which can reflect the dispersion degree of the acceleration sensor data， and the dispersion degree in turn reflect the data stability. The greater the degree of dispersion， the more unstable the data， and vice versa. In this way， the stability of the reference point can be judged and the trunk reference point can be selected effectively. In this study， Bluetooth attitude sensor was introduced to directly acquire the acceleration data generated by the human body， which provided data reference for the selection of reference points of the trunk and increased the accuracy of data. In addition， in order to avoid the selection error of reference points caused by wearing different bras， the numerical range and mean value of resultant acceleration of the two reference points under wearing six sports bras with different support strengths were compared to study the influence of sports bras with different support strengths on the reference points. For another， the mean， standard deviation， variance， mean absolute value and range of the resultant acceleration data of the two trunk reference points were obtained through analyzing the resultant acceleration data generated by the human body and collected by the Bluetooth attitude sensor by the mathematical dispersion degree statistical analysis method. The dispersion degree of resultant acceleration was used to represent the stability of trunk reference points to determine the selection of human reference points. It is found that the resultant acceleration values of the six sports bras at the suprasternal notch point are smaller than those at the xiphoid point， which indicates that the movement is less intensified at the SN point， and the support strength of sports bras will not affect the selection of the trunk reference point. In addition， the standard deviation， variance， range and mean absolute deviation of resultant acceleration are analyzed from three dimensions of x， y and z. It is found that compared with the xiphoid point， the standard deviation， variance， range and average absolute deviation of resultant acceleration at SN point are smaller， and the stability of data is better. Therefore， in the breast displacement experiment， it is better to select the suprasternal notch point as the trunk reference object.

Through experimental verification， the acceleration sensor is applied to determine the selection of reference points in sports bra to provide data reference. The acceleration data obtained by the acceleration sensor is used to analyze the stability of the trunk reference points， so as to select the trunk reference object. In the future motion displacement research， it is necessary to verify whether the trunk reference point is stable and meets the experimental requirements， which will increase the accuracy of the calculated breast displacement data.

Key words： sports bra; trunk reference point; support strength; acceleration sensor; motion state; resultant acceleration